Первый из этих вариантов не был закончен. Второй проект – тяжелый штурмовик – получил при создании обозначение Ил-2М АМ-42 и содержал некоторые решения, аналогичные предусмотренным для Ил-8 М-71. В частности, предполагали установить турельную башню стрелка, однако из-за плохого обзора от нее отказались, установив обычную турель.
Из-за затянувшейся доводки двигателя самолет, получивший позже обозначение Ил-8 АМ-42, поднялся в воздух лишь в мае 1943 года. Тяжелый штурмовик-бомбардировщик нес вооружение в составе двух пушек ВЯ-23 калибра 23 мм или НС-37 калибра 37 мм, два крыльевых пулемета и оборонительный 12,7-мм УБТ, в 4 бомбоотсеках в центроплане могло размещаться до 600 кг бомб, на двух наружных бомбодержателях дополнительно могли подвешиваться бомбы калибра от 50 до 500 кг.
Однако поскольку двигатель АМ-42 прошел заводские испытания только в декабре 1943 года (а государственные испытания и вовсе лишь в мае 1944 года), то и госиспытания самолета Ил-8 с этим мотором состоялись уже в феврале – марте 1944 года. При этом был сделан вывод, что, несмотря на улучшение ряда характеристик по сравнению с Ил-2, самолет имеет худшую маневренность.
Только в 1943 году в войска наконец поступил двухместный штурмовик Ил-2 АМ-38, оснащенный оборонительным 12,7-мм пулеметом УБ. Однако, в отличие от первоначального варианта, воздушный стрелок оказался вне бронекорпуса, и единственной его защитой стала 6-мм бронеплита, установленная со стороны хвоста самолета. Даже сиденье для стрелка не было предусмотрено, и он располагался на брезентовом ремне.
Тем не менее распространенное утверждение, что потери бортстрелков в разы превышали потери пилотов, не соответствует действительности. Хотя стрелки действительно получали ранения во время боевых вылетов в 2–3 раза чаще летчиков, численность погибших в целом незначительно превосходила смертность среди пилотов. К тому же во второй половине войны боевые вылеты осуществлялись при достаточном сопровождении истребителей, и штурмовики несли потери преимущественно от огня ПВО противника.
Перекомпоновка самолета в связи с введением в состав экипажа стрелка и рядом других изменений – в том числе установка мягких фибровых протектированных топливных баков и увеличение запаса топлива – вызвала изменение центровки, вследствие чего в 1944 году в войска начал поступать штурмовик с новой конфигурацией крыла, концы консолей которого были смещены назад, придавая им небольшую стреловидность по передней кромке, – эта модификация известна как Ил-2КСС («крыло со стрелкой»).