– повышает живучесть самолета (отсутствие водосистемы)».
Уже в 1943 году было выпущено 18 Пе-8 с двигателями М-82 (с 1944 года – АШ-82), а всего с этими моторами до окончания выпуска 32 самолета.
Вносились в ходе выпуска и иные изменения – в частности, установили новую носовую стрелковую башенную установку, перекомпоновали кабину штурмана, изменили состав оборудования.
Хотя выпуск Пе-8 не был в полном смысле массовым – в 1944 году было построено 18 машин, а всего с учетом прототипов – 93 самолета – тяжелые бомбардировщики приняли участие в ряде операций дальней авиации РККА, нанося удары по Данцигу, Кенигсбергу, Мариенбургу и другим удаленным целям.
Отдельной страницей стало применение Пе-8 для нанесения ударов с использованием сверхтяжелых бомб ФАБ-5000, созданных в 1943 году.
Вес фугасной бомбы ФАБ-5000 равнялся 5080 кг. Её взрыв образовывал в земле воронку диаметром 18–24 и глубиной 6–9 м. Поскольку диаметр бомбы – 1000 мм – превышал размеры бомбоотсека Пе-8 (по длине бомба ему соответствовала), для нее пришлось разработать специальную систему держателей.
Первые ФАБ-5000 были применены при бомбардировках Кенигсберга уже в апреле 1943 года. Всего до весны 1944 года бомбардировщиками было сброшено 13 бомб ФАБ-5000. Пять бомб в том числе было сброшено в июне – июле 1943 года в районе Орла и Курска, где они применялись для разрушения железнодорожных коммуникаций (в т. ч. железнодорожного узла г. Орел) и укреплений. В 1944 году с целью оказания психологического воздействия на правительство Финляндии две бомбы ФАБ-5000 были также сброшены на Хельсинки.
Выполняли Пе-8 и более специфические задачи. В 1942 году серийный Пе-8 с двигателями АМ-35А (дополнительно было установлено только кислородное оборудование) доставил советскую делегацию во главе с наркомом иностранных дел В. Молотовым в Великобританию, а затем в США в 1942 году. Маршрут перелета проходил над оккупированной Европой, самолет несколько раз пересек линию фронта и благополучно совершил полет над океаном. При этом истребителями люфтваффе не было предпринято даже попыток перехвата.
Рассматривались также варианты специализированных модификаций самолета, в частности военно-транспортного варианта, способного перевозить 50 человек десанта. Кроме размещения десантников внутри фюзеляжа, предлагалось использование подвесных десантных кабин. Еще в марте 1939 года государственные испытания прошел опытный самолет «42» с десантной кабиной размером 5,6 х 1,27 м, вмещавшей 12 парашютистов со штатным вооружением.
В марте 1941 года на государственные испытания был передан транспортный вариант самолета ТБ-7 4АМ-35А, оборудованный установленными в бомбоотсеке креплениями для грузовой платформы, на которой мог быть размещен груз до 4 тонн. Дополнительно также установили сиденья для 32 десантников, для обеспечения погрузки оборудовали две двери, а также усилили лонжероны центроплана.