Четырехмоторные бомбардировщики ТБ-3 составляли в 30-х годах основную ударную силу сталинской авиации. К началу войны с Германией они все еще составляли часть парка бомбардировочной авиации. Эти тихоходные воздушные корабли уже порядком устарели и являлись легкой добычей немецких «мессершмиттов». В первые же месяцы войны основная часть этих самолетов была потеряна в воздухе и на земле.
Двухмоторный скоростной бомбардировщик СБ, разработанный в КБ Туполева бригадой Архангельского в 1936 году, был лучшим в мире в своем классе. Но в 1941 году он тоже морально устарел, хотя и продержался в боях с немцами значительно дольше.
Судьба серийных самолетов Поликарпова складывалась по-разному. Двухместный биплан У-2, разработанный еще в конце 20-х годов, с простым и надежным двигателем воздушного охлаждения М-11, мощностью всего 100 лошадиных сил, выпускался в большом количестве и явился основным учебным самолетом советских летчиков. После нападения немцев его выпуск продолжался в вариантах ближнего ночного бомбардировщика, санитарного и связного. Даже небольшие фугасные бомбы, но сброшенные с малой высоты и на очень небольшой скорости полета с бесшумно подлетавшей ночью «черной смерти», падали очень точно и производили эффективные разрушения важных малоразмерных целей противника. Пилотами и штурманами полков ночных бомбардировщиков на У-2 были женщины.
Двухместные одномоторные бипланы Поликарпова Р-5 были запущены в серию в 1931 году с немецким двигателем БМВ VI мощностью 680 л.с. и затем с его русским аналогом М-17Б Эти многоцелевые фронтовые тихоходы сражались как ночные бомбардировщики вплоть до 1944 года. Всего было построено более пяти тысяч этих машин в разных модификациях.
Истребителям Поликарпова в 30-х годах не было равных. Биплан И-15 отличался исключительно высокой маневренностью. Всего было выпущено около семисот таких самолетов. Моноплан И-16, разработанный в 1934 году, имел убирающееся шасси и увеличенную скорость. На обоих истребителях Поликарпова сначала ставился американский мотор Райт-Циклон SR-1820 F-3 мощностью 710 л с., а затем его русский аналог М-25В. Это была однорядная девятицилиндровая звезда воздушного охлаждения. Конструктор двигателей Швецов перед войной сумел увеличить мощность американского двигателя на 50 %. Ими оснащались истребители И-16 последних серий.
Гражданская война в Испании была использована Германией и Россией как полигон для испытаний своих вооружений в боевой обстановке. Если в начальный период войны преимущество истребитей Поликарпова над немецкими и итальянскими самолетами было неоспоримо, то после войны, с появлением истребителя «Мессершмитт» Bf. 109 Е-1 с более мощным мотором и вооруженного тремя пушками 20 мм и двумя пулеметами 7,9 мм, оно было утрачено.