В течение длительного времени Ил-4Т оставался основным, а до поступления на вооружение поставлявшегося по ленд-лизу Douglas А-20 фактически и единственным торпедоносцем советской морской авиации.
Всего в период с 1939 по 1945 год было выпущено около 6500 самолетов ДБ-3 и ДБ-3Ф (Ил-4).
На базе ДБ-3 и Ил-4 был создан и ряд проектов иного назначения. В 1938 году на испытания был передан самолет сопровождения ЦКБ-54, вооружение которого было усилено двумя 20-мм пушками ШВАК в носовой и турельной установках. Однако идея себя не оправдала – оказалось, что скорость самолета сопровождения ниже, чем бомбардировщика.
В 1938 году проходил испытания и десантный вариант ДБ-3.Под фюзеляжем самолета подвешивалась капсула Д-20, вмещавшая 10 десантников с полным оснащением и вооружением. Выброска осуществлялась через дверь в задней части капсулы. Отрабатывалась также транспортировка грузов до 1000 кг на специальной платформе с последующим сбросом на парашюте – в том числе 75-мм пушки и 120-мм миномета. Но несмотря на в целом успешные испытания, развития проект не получил. Тем не менее Илы – хотя и в сравнительном объеме – все же привлекались в годы войны к транспортным перевозкам с использованием подвесной платформы, на которой мог укрепляться мотоцикл или 45-мм пушка. Оборудованные таким образом самолеты выполняли задачи, в частности, снабжения партизанских отрядов.
Для обеспечения безопасности действий дальней авиации в 1942 году была предпринята попытка создания высотного бомбардировщика и разведчика Ил-4ТК, оснащенного гермокабиной. Оборонительного вооружения самолет не имел – предполагалось, что расчетная высота полета 11 000 м исключит вероятность атаки вражеских истребителей. Экипаж самолета сократили до двух человек – летчика и штурмана. Однако при испытаниях удалось достичь высоты только 9300 м – большего используемые турбокомпрессоры ТК-3 обеспечить не смогли. Хотя в КБ планировали продолжить работу, заменив компрессоры и воздушные винты, программа высотного бомбардировщика вскоре была закрыта – по мнению руководства, в 1943 году соотношение сил в воздухе уже изменилось и советские ВВС были в состоянии обеспечивать вылеты бомбардировщиков достаточным истребительным прикрытием.
В 1942 году в ОКБ Ильюшина начали работу над проектом нового бомбардировщика, призванного заменить Ил-4.
Дальний бомбардировщик Ил-6 при общей компоновке, сходной с Ил-4, имел несколько большие габариты и значительно большую массу, а также иную конструкцию крыла.
В качестве силовой установки изначально рассматривался 18-цилиндровый двигатель АШ-71, однако уже в процессе работы над проектом руководство ВВС выдвинуло пожелание установить 1900-сильные V-образные дизельные двигатели АЧ-30Б конструкции А.Д. Чаромского, что позволяло увеличить полезную нагрузку благодаря более экономичному расходу топлива авиационных дизелей.