Массовое применение Ил-2 на фронте вместе с достоинствами выявило и существенные недостатки самолета.
Бронирование самолета не обеспечивало надежную защиту от крупнокалиберных пуль и малокалиберных снарядов зенитных автоматов и авиапушек истребителей.
Оказалось, что при весе металлической брони 811 кг наиболее уязвимые от огня противника бронедетали имеют недостаточную толщину и, наоборот, отдельные места бронекорпуса либо вовсе не имеют попаданий, либо попадания в них бывают весьма редко и при таких углах и дистанциях стрельбы, которые позволяют значительно уменьшить толщину брони.
Обследование 184-х бронекорпусов одноместных самолетов Ил-2, попавших в период зимы 42-го – весны 43-го на разделочные базы НКАП, проведенное в ЦНИИ-48, показало, что 71% попаданий в бронекорпус, относящиеся к поражению от истребителей, приходятся на долю поперечной бронеплиты, а остальные на продольную броню. Причем подавляющее число попаданий соответствует атакам истребителей противника почти строго в хвост (до 20° от продольной оси самолета по горизонту и до 3-5° в вертикальной плоскости).
Наличие зазоров между подвижной частью фонаря кабины пилота и задней броней бронекорпуса приводило к тому, что при обстреле истребителями осколки разрывающихся снарядов проникали через эти зазоры в кабину и поражали летчика. Кабина летчика оказалась уязвимой еще и через форточки подвижной части фонаря кабины. Плексиглас легко пробивался пулями и осколками зенитных снарядов. Во всех случаях поражения бронеко- зырька фонаря кабины бронестекло разрушалось и своими осколками наносило ранения летчику. Бортовая броня кабины практически не спасала летчика при прямых попаданиях снарядов калибра 37 и 20 мм.
Бронекапот мотора не обеспечивал надежную защиту, как самого мотора, так и агрегатов и узлов моторной группы, особенно в районе выхлопных патрубков и бронекарма- нов передней и задней части мотора. При этом нижняя броня капота при попадании в нее снарядов, как правило, почти не пробивалась, а лишь давала трещины.
Пробитие брони капота во всех случаях сопровождалось разрушением или повреждением блоков цилиндров, карбюраторов, масло- и водопроводов, расширительного бачка водосистемы, маслобака, маслофильтра и т.д.
Массу хлопот доставлял масло- радиатор, который располагался в бронекорзине под фюзеляжем самолета. Дело в том, что в летнее время при закрытых бронезаслонках температура масла начинала быстро расти, и уже через 6-7 минут полета летчики были вынуждены бронезас- лонки открывать. В результате маслорадиатор часто поражался пулями и осколками при обстреле с земли. Более того, летный состав иногда вообще забывал закрывать бронезаслонки на подходе к линии фронта. Боковые стенки бронекорзины и бронезаслонки не выдерживали попаданий малокалиберных снарядов. Причем в некоторых случаях броне- корзина вместе с маслорадиатором срывалась с посадочных мест. Кроме этого, на практике имелись случаи воспламенения самолета после повреждения маслорадиатора.