История создания этого самолета началась во второй половине 1938 г. с организации под одной крышей ЦКБ-29 (его еще называли ОТБ - особое техническое бюро) . В него вошли три КБ: КБ-100 во главе с В.М. Петляковым, КБ-102 во главе с В.М. Мясищевым и КБ-103 во главе с А.Н. Туполевым. Позже к ним присоединилось КБ-110, возглавляемое Д.Л. Томашевичем. Все эти КБ разрабатывали новые образцы самолетов, получивших затем условное обозначение по своим номерам. Первое задание получило КБ-100, которому предписывалось создание высотного истребителя-перехватчика. Для уничтожения противника на высоте 10-12 км. Интерес военных к таким самолетам определялся под влиянием воздушных боев в Испании и Китае.

Разработка истребителей с таким потолком представляла собой очень сложную техническую задачу. Для обеспечения необходимой мощности мотора на такой высоте требовался турбокомпрессор. В.М. Петляков при проектировании сразу определил, что самолет должен быть многоместным, ведь одному летчику управлять и вести воздушный бой на большой высоте будет очень сложно.

Для крыла выбрали профили ЦАГИ, позволяющие достигать значительных скоростей при пикировании на больших высотах. Компоновку самолета выполнили на весьма высоком уровне аэродинамики. "100" стал первым отечественным военным самолетом с герметичными кабинами, входящими в силовую конструкцию фюзеляжа. В носовой части установили стрелково-пушечную батарею, состоящую из двух пулеметов ШKAC и двух ШВАК. Несмотря на сложность и новизну дела, проектирование самолета шло очень быстро. Уже в мае 1939 г. его макет был утвержден военными, которые по ходу разработки самолета стали менять свое отношение к назначению машины. Заказчик обращал внимание на возможность применения "100" не только в качестве высотного истребителя, но и пикирующего бомбардировщика. Летные испытания машины в качестве истребителя начались 22 декабря 1939 г. Летчик-испытатель П.М. Стефановский первым поднял его в воздух.

Весной 1940 г. начались испытания дублера самолета "100", который незначительно отличался от первого экземпляра. На нем предусматривалась не только наружная подвеска 1000 кг бомб, но и внутренняя (до 600 кг). Во втором полете из-за пожара самолет потерпел аварию и не испытывался.

Технический совет предложил В.М. Петлякову переделать "100" в более перспективный для ВВС вариант пикирующего бомбардировщика. В июле 1940 г. вышло постановление о запуске самолета в серию сразу на двух заводах. В декабре первый бомбардировочный вариант вышел на испытания. Самолет отличался от опытного самолета "100": на нем уже отсутствовали гермокабины, штурмана разместили в одной кабине с летчиком, усилили оборонительное вооружение, ТК сняли, под крылом поставили тормозные решетки. Самолет Пе-2 (это обозначение он получил после гибели В.М. Петлякова) из-за чрезвычайно сжатых сроков, отпущенных на его создание и испытания, имел серьезные недочеты. Из-за недостаточно высоких несущих свойств крыла самолет отличался сложным пилотированием и посадкой.

Наблюдалась слишком сильная реакция по крену при возникновении скольжения. При остановке одного из двигателей машина очень резко реагировала креном, что иногда оказывалась на спине прежде, чем летчик успевал принять меры. Несмотря на эти недостатки, самолет Пе-2 оказался весьма эффективным оружием, да и единственным серийным пикирующим фронтовым бомбардировщиком.

Сравнение летно-технических данных Пе-2 и его современников по состоянию на весну 1941 г.

Производство самолетов Пе-2 летом 1941 года.