Новая модификация, получившая обозначение «Т», в конце 1943 года уже готовилась к производству – выпускались рабочие чертежи, разрабатывался технологический процесс и даже устанавливались стапели для сборки. Однако в 1944 году было принято решение об окончательном прекращении выпуска Пе-8. В частях дальней авиации Пе-8 стали постепенно заменять ленд-лизовскими «North American B-25 Mitchell».
Окончание эксплуатации самолета, так же как и ее начало, было связано с рядом неприятных происшествий. Уже в 1944 году при выполнении боевых вылетов было зафиксировано несколько фактов разрыва труб лонжеронов. Должного внимания тем не менее это явление не получило вплоть до того, как в сентябре 1945 года «сложившееся» в полете крыло стало причиной катастрофы, в которой погибли 14 членов экипажа. Расследование показало, что причиной разрушения конструкции стало усталостное напряжение стали лонжерона, более того – эксплуатация и других самолетов в скором времени могла привести к таким же последствиям. На этом история Пе-8 в советских ВВС фактически закончилась, хотя ряд машин использовался до 1954 года в качестве транспортных, в т. ч. для полетов в условиях Крайнего Севера.
В конце 1944 года коллектив под руководством И.Ф. Незваля вел работу над проектом нового тяжелого бомбардировщика с бомбовой нагрузкой до 6 тонн, способного нести бомбы калибра от 250 до 2000 кг. В первой половине 1945 года был подготовлен эскизный проект. Однако обращение Незваля к заместителю наркома по опытному самолетостроению А.С. Яковлеву с просьбой о выдаче ОКБ задания на разработку нового бомбардировщика осталось без ответа, а во второй половине 1945 года ОКБ Незваля было переподчинено А.Н. Туполеву и включилось в работу над будущим Б-4 (Ту-4).
В то время как ТБ-7 развивался без участия своего создателя, сам В. Петляков, осуждённый по 58-й статье УК РСФСР «за вредительство», находился с середины 1938 года в стенах уже упомянутого спецтехотдела (позже ЦКБ-29 НКВД) в качестве руководителя бригады, занимавшейся проектированием высотного истребителя ВИ-100 – очевидно, индекс «100» был связан с аббревиатурой СТО – спецтехотдел.
Как позже вспоминал один из заключенных ЦКБ-29, впоследствии заместитель А.Н. Туполева, Л. Кербер: «Петлякова называли “великим молчальником”. Общаясь с ним, можно было за целый день не услышать от него ни слова. На любом совещании, вплоть до министра, он сидел молча, со стороны казалось, что в полном безразличии, и только пытливые и умные глаза выдавали деятельность его мозга. А мозг этот был подобен современным математическим машинам. Вслушиваясь в мнения, он отбрасывал все лишнее и ненужное (средний процент таковых на наших совещаниях приближается к 80–90 %), аналитически осмысливал оставшееся, вынашивал решение, тщательно отшлифовывал его, а затем коротко и немногословно сообщал сотрудникам».