Еще до окончания совместных испытаний опытного самолета "103В", в апреле 1942 года на заводе №166 были подготовлены три серийных самолета Ту-2 2М-82 для проведения войсковых испытаний. Эти три первые машины были переданы НИИ ВВС для эксплуатационно-технических испытаний, которые стали первым этапом войсковых испытаний, после чего они должны были попасть на фронт для проверки в боевых условиях. Испытания проводились на аэродроме НИИ ВВС в Чкаловской с 17 мая по 29 июля 1942 года. Для оказания технической помощи летному и техническому составу НИИ ВВС в скорейшем освоении самолета Ту-2, имевшего принципиально новые агрегаты и системы, в НИИ ВВС была командирована бригада конструкторов КБ под руководством Д.С.Маркова. В эту бригаду вошли такие ведущие специалисты КБ, как А.В.Надашкевич, Б.С.Иванов, А.И.Цветков, Ю.В.Любимов; туда же была направлена бригада отдела ремонта под руководством П.М.Шувалова. Испытания проходили в ускоренном темпе и были закончены в конце июля 1942 года с хорошей оценкой самолета. О ходе испытаний Д.С.Марков почти ежедневно по "ВЧ" информировал А.Н.Туполева. В случае возникавших затруднений принимались экстренные меры по выправлению положения. Например, в ходе испытательных полетов выяснилось, что машины не обеспечивают заданной скорости на второй границе высотности. ВВС приостановили приемку готовых серийных машин, под угрозой оказались и испытания в НИИ ВВС. А.Н.Туполев со специалистами КБ оперативно устанавливают причину, заключавшуюся в недостаточной высотности магнето БСМ-14 двигателей М-82. А.Н.Туполев связался по этому вопросу с профессором ВВИА им. Н.Е.Жуковского, крупнейшим отечественным специалистом в области авиационного электрооборудования B.C.Кулебакиным. В лаборатории ВВИА магнето было доработано, испытано и вскоре запущено в серию с индексом "В" -"высотное". В дальнейшем, после комплекса доработок, двигатели М-82 и его развитие М- 82ФН избавились от этого дефекта.
По результатам испытаний головных Ту-2 в августе 1942 г. был выпущен Отчет (дата утверждения отчета 22.08.42 г. формально считается датой окончания совместных испытаний Ту- 2), в заключении к Отчету НИИ ВВС отмечал:
"Серийные самолеты Ту-2 постройки завода №166 по своим летным свойствам, надежности работы моторов и вооружению могут быть использованы в боевой работе для выполнения задач дневного бомбометания с горизонтального полета по ближним тылам врага с ограниченной до 5000 м высотой полета.
