В целом серийные Ер-2 повторяли первую опытную машину. Нововведения касались технологических усовершенствований, присущих всякому серийному производству, некоторой перекомпоновки рабочих мест экипажа, совершенствования систем и агрегатов. Была, в частности, изменена носовая установка штурмана НУ-МВ-240, люковую установку ЛУ МВ-2 прикрыли обтекателем, верхнюю турель ТАТ-БТ закрепили в крайнем верхнем положении. К внешним отличиям серийных Ер-2 следует отнести увеличенный нижний люк штурмана, индивидуальные выхлопные патрубки двигателей, появление мачтовой антенны радиостанции внизу фюзеляжа и внешнюю весовую компенсацию рулей поворота. В таком виде Ер-2 строились, но строились достаточно медленно. Авиазавод №18 имел большой план выпуска ДБ-3. В 1940 году выпуск этих бомбардировщиков в Воронеже достиг пика и составил более 800 экземпляров. Кроме того, 18-му заводу было поручено освоение бронированных штурмовиков Ил-2, что также отнимало часть усилий заводского коллектива. Поэтому освоение Ер-2 шло не так быстро, как того хотелось. К началу нападения немцев те немногие самолеты, что были закончены производством, не успели войти ни в одно боеспособное соединение. 29 июня 1941 года началось формирование 420-й дальне-бомбардировочного полка на самолетах Ер-2. Этому полку предстояло вместе с 214-м авиаполком, вооруженным бомбардировщиками ТБ-7, войти в состав 81-й авиадивизии. Эта новая авиадивизия формировалась как специальное соединение с непосредственным подчинением Ставке Верховного Главнокомандования. Для выполнения особых задач были выбраны самые новые бомбардировщики Ер-2 и ТБ-7. Летный состав в дивизию подбирался в основном из опытных пилотов, немало было летчиков ГВФ и Главсевморпути. Командовать 81-й авиадивизией назначили М.В.Водопьянова. Костяк вновь сформированного 420-й ДБАП составил личный состав, прибывший из 100-го даль-небомбардировочного полка, базировавшегося в Орле. Командир 420-й ДБАП - полковник Н.И.Новодранов получил задачу в кратчайшие сроки получить на заводе Ер-2 и приступить к их освоению непосредственно на заводском аэродроме в Воронеже. Связано было такое решение с тем, что самолеты еще предстояло довести до полноценного боевого состояния. Много усилий совместно с заводскими специалистами пришлось приложить для отладки двигательных установок(по причине неудовлетворительной дренажной системы нередки были поначалу пожары двигателей в воздухе), управления, систем и вооружения. Подготовка к боевым действиям велась 420-м авиаполком в течение июля 1941 года. Активно осваивал в это время свои ТБ-7 412-й ДБАП полковника В.И.Лебедева. Ставка за новым формированием внимательно наблюдала, не забывал о спецбомбардировщиках и Сталин. 8 августа 1941 года он лично санкционировал ввод 81-й авиадивизии в боевые действия. Сделано это было не путем грозного приказа, а в виде тривиальной записки:
