В силу особой важности наращивание огневой мощи «пешки» регламентировалось не рядовым приказом НКАП, а постановлением СНК от 1 2 февраля 1941 г. Оно обязывало все пять заводов, выпускающих Пе-2 (московские №22 и №39, иркутский №125, казанский №124 и харьковский №450, который так и не изготовил ни одного самолёта), немедленно начать установку усиленного вооружения.
Новые установки испытали на опытных машинах (заводские №2/1 и 6/2) постройки завода №22 (именно он поставил подавляющее большинство «пешек» за четыре года войны), а полностью внедрили их в производство с 13-й серии. Выпуск этой серии начался в мае 1941 г. ориентировочно с 141-го самолёта (обычно серия Пе-2 состояла из 20 машин, но первые серии были короче – пять или десять). Эталонную люковую установку по типу МВ-2 с пулемётом БТ отрабатывали на самолёте с заводским №1 1 /13.
Переход на крупнокалиберное оружие не обошёлся без проблем: тяжелые гильзы и звенья носового БК, при стрельбе летевшие за борт, колотили по обшивке, образуя вмятины и пробоины. Иногда их находили даже в тоннелях водорадиаторов, где сминались тонкостенные трубки. Вопрос решили вводом с июня 1941 г. специального ящика для сбора стреляных гильз и звеньев.
На начальном этапе производства отмечалось невысокое качество пулемётов Березина. Многие из них «не проходили» из-за большого усилия перезарядки, с которым не справлялась даже 30-атмосферная пневмосистема. Другими недостатками установок были люфты в узлах крепления и большое усилие спуска.
С 30-й серии на «пешки» начали устанавливать взамен прежних унифицированные пулеметы УБ, позволявшие с помощью слесарного инструмента прямо в строевой части собрать оружие в требуемом варианте с ручным (УБТ) или электропневмоспуском и пневмоперезарядкой (УБК). Одновременно удалось снизить массу, сняв около килограмма «неработающего» металла. Любопытно, что возможности по «конструированию» пулемёта из набора узлов привели к появлению непредусмотренных инструкциями «гибридов». К примеру, крыльевых УБК, но с рукоятками от турельного варианта и пр. Отлаживать оружие пришлось, совершенствуя технологию и культуру производства, «выбитых из колеи» в начале войны, когда заводы лишились многих квалифицированных мастеров. При всём желании их не могли заменить женщины и подростки, пришедшие на смену после 22 июня 1941 г. Многим из них попросту не хватало сил управляться с неподатливым металлом.
Способность самолёта выживать в бою определялась не только мощью оборонительного вооружения. С первых дней испытаний Пе-2 подверглась критике недостаточная его бронезащита. Спереди она попросту отсутствовала, хотя плоские панели козырька фонаря делали установку бронестекол несложной, а 13- мм бронеспинка с заголовником из закалённой стали у лётчика и 5,5- мм небольшая плита за штурманом появились только с самолёта с заводским №3/8. Установить броне- чашку сиденья, защищавшую от огня с земли, на серийных самолётах первое время не могли из-за проблем со штамповкой такой детали. Начиная с заводского №5/10 штурмана защитили дополнительной 13-мм плитой, а с машины №1/9 появилась дюралевая броня на люке радиста, прикрывавшая от атак снизу-сзади. Довершил защиту введённый с №12/ 10 бронеподлокотник под левой рукой пилота, управлявшей секторами газа.
