Когда в Омске начался выпуск Ту-2 начальник разведывательного управления ВВС РККА генерал Грендаль добился постройки нескольких машин в варианте разведчика и отправки их на войсковые испытания во 2-й дальний разведывательный авиаполк (апдр) Главного командования Красной Армии. Однако промышленность не выполнила возложенные на нее обязательства, хотя в мае 1942 года на заводе в Омске был построен натурный макет такого самолета. В итоге в 2-й дальний разведывательный авиаполк (драп), дислоцировавшийся в подмосковном Монино, передали четыре самолета Ту-2 в варианте бомбардировщика. Переоборудование их в разведчики было осуществлено специалистами передвижных авиаремонтных мастерских ВВС в Монино. При этом Ту-2 оснащались не только аэрофотокамерами, но и дополнительными топливными баками в грузовом отсеке.

Все машины свели в 1-ю авиаэскадрилью и в ноябре ее перебросили на аэродром Мигалово, откуда они начали разведывательные полеты в районе Демянска. Самолеты использовались по одиночке, сначала под прикрытием истребителей, а затем и без него. В дополнение к этим машинам в начале 1943 года 2-й драп получил еще три самолета Ту-2Р, построенных и оснащенных фотокамерами (без дополнительных топливных баков) в Омске.  Успехи полка были на лицо и в феврале 1943 года 2-й драп переименовали в 47-й гвардейский апдр, а через месяц 14 марта потеряли первый самолет Ту-2. Произошло это под Старой Руссой, когда экипаж майора В.Ф. Столярова, выполнявший очередной боевой вылет, перехватила шестерка немецких истребителей Фокке-Вульф Fw 190. Из экипажа спасся лишь штурман Хабеев. 9 июля 1943 года произошел следующий случай. Около девяти часов вечера на участке 31 СВР в 500 метрах восточнее Печно, что в 9,5 км юго-восточнее ст. Насва, на нейтральной полосе (200 метров от противника и более 1000 метров от наших позиций) произвел вынужденную посадку Ту-2 47-го апдр, базировавшегося на аэродроме Андреаполь.

Самолет Ту-6

Экипаж разведчика (летчик капитан Дрыгин, штурман старший лейтенант Рыжков, стрелок-радист старший сержант Белов и воздушный стрелок сержант Рашутин) возвращался с боевого задания, когда отказал левый мотор. Казалось бы ничего страшного нет, Ту-2 прекрасно шел и на одном двигателе. Но через 48 минут полета правый мотор перегрелся и пришлось идти на вынужденную посадку с убранным шасси. Экипаж, забрав документы и затыльники пулеметов, благополучно покинул самолет. Обнаружив, что к ним приближались солдаты противника, пытался поджечь машину. Но из этого ничего не получилось, поскольку не удалось открыть бензобаки. "Оставив у самолета (по его собственной просьбе ) воздушного стрелка сержанта Рашутина, раненого в обе ноги во время перелета на высоте около 100 метров переднего края обороны противника, - говорилось в докладе начальника штаба 3-й ВА генерал-майора Дагаева начальнику штаба Калининского фронта генерал-лейтенанту Курасову - экипаж под огнем противника отошел в северо-восточном направлении и после 22 часов блужданий, был обнаружен в районе Белая Липа (4 км восточнее Гороховье), откуда был направлен в штаб 31 СБр и в дальнейшем в свою часть".

Как следует из доклада подполковника Азарова начальнику штаба 3-й ВА, часть солдат противника до 20 человек пыталась преследовать уходивший в сторону леса экипаж. При этом между ними завязалась перестрелка, во время которой были пленены два раненых немца. У них забрали чистую карту местности и летный шлем. Пленные немцы были доставлены в расположение наших войск, из допроса которых стало известно, что раненого стрелка Ту-2 противник забрал с собой. Самолет Ту-2 оставался на месте вынужденной посадки до утра 10 июля 1943 г. Тогда же стало известно, что противник пытался танком отбуксировать самолет в свою сторону. Утром того же дня у самолета была замечена группа солдат противника до 40 человек, по которой части 31-й СБР открыли минометно-артиллерийский огонь отогнав противника. При этом самолет, получив несколько прямых попаданий мин и снарядов, сгорел.

Фоторазведчик Ту-2Р из 2-го авиаполка дальней разведки, участник войсковых испытаний. 1942 год

Самолет Ту-2 по сравнению с Пе-2 оказался отменным разведчиком и после вывода на перевооружение 132-го бап оставшиеся десять Ту-2 передали в 47-й апдр. Все это стало дополнительным стимулом для продолжения работ по созданию специализированного разведчика Ту-2Р. В отчете завода № 156 по итогам работы за 1943-й год отмечалось, что "на основе опыта работы Ту-2 в разведывательных полках Главного Командования и по требованию ВВС ОКБ разработало специальные разведывательные варианты... Самолет-разведчик отличается от строящегося в серии большей дальностью за счет добавочного подвесного бака и установкой для специального аэрофотоаппарата. В настоящее время один Ту-2 разведчик (с двумя АФА-3) прошел государственные испытания в НИИ спецслужбы ВВС и рекомендован к серийной постройке. Два Ту-2, оборудованные специальной качающейся установкой под АФА-33, проходят войсковые испытания в 47-м гвардейском апдр Главного командования...". В 1946 году на заводе № 23 переоборудовали первый серийный Ту-2 № 1/36 в вариант разведчика Ту-6, согласно документации, разработанной в ОКБ-156. В отличие от бомбардировщика в задней части грузового отсека разместили неподвижный аэрофотоаппараты АФА-33/20 и на качающейся установке - АФА-33/50,75,100. В кабине стрелка-радиста расположили ночной аэрофотоаппарат НАФА-Зс/50. Объем топлива увеличили за счет дополнительного 650-литрового бензобака.

Опытный разведчик "65", лето 1946 года

Кроме этого установили радиокомпас СЦР-269Ж и четыре дополнительных кислородных баллона. Одновременно сняли командную радиостанцию PCИ-6 и автомат пикирования. С 26 декабря 1946 года по 9 апреля 1947-го разведчик успешно прошел государственные испытания и согласно августовскому постановлению Совета Министров СССР был принят на вооружение под обозначением Ту-6 и запущен в серийное производство. Контрольные испытания Ту-6 №14/58 с моторами АШ-82ФН и винтами АВ-5В-167А, проведенные со 2 марта по 13 апреля 1948 года, показали, что полетный вес машины возрос до 11 277 кг, скорость на высоте 5500 метров составила 545 км/ч, потолок -9050 метров и дальность - 2780 км. Самолет поднимался на высоту 5000 метров за 10,3 минуты. В 1948 году завод № 23 оборудовал пять машин Ту-2 для ночного фотографирования, оснастив их электроосветительными установками "Явор-2". Однако государственные испытания она не выдержала и была снята со снабжения ВВС.

Вскоре после войны родилась идея использовать истребитель Ла-11 для защиты наших полярных районов от непрошеных гостей. Планировалось размещать самолеты на аэродромах и площадках за Полярным кругом, в том числе и на дрейфующих льдинах. Это потребовало проведения ряда экспериментальных работ по базированию Ла-11 на ледовых аэродромах в северных широтах. Одна из первых экспедиций состоялась в 1948 г. В это время в районе Северного полюса работали несколько научных экспедиций АН СССР. Было решено совершить перелет группы Ла-11 на одну из льдин, используемых учеными. Возглавлял экспедицию начальник Главного управления Северного морского пути (ГУСМП) генерал-майор А.А. Кузнецов. Обеспечивали экспедицию экипажи самолетов Ли-2 650-го отдельного транспортного авиаполка, С-47 1-го транспортного авиаполка 2-й адон и Ил-12 708-го транспортного авиаполка особого назначения.

Двухмоторный разведчик Ту-6, использовавшийся в качестве лидера, и три самолета Ла-11 осуществляли тренировочные полеты в полярных условиях, базируясь на мысе Шмидта и острове Врангеля. Вначале с острова Врангеля на разведку вылетел Ту-6, у которого было достаточно хорошее навигационное оборудование. Он совершил посадку на льдину в районе Северного полюса (82 градуса 51 минута северной широты и 172 градуса 30 минут восточной долготы). Затем вернулся на "большую землю" и при появлении благоприятной погоды 7 мая 1948 года три Ла-11 в сопровождении лидера Ту-6 вылетели на льдину, совершив благополучную посадку. 8 мая, выполнив несколько полетов с льдины, они вернулись назад. Последним фоторазведчиком, созданным на базе Ту-2, стал самолет "65" с бензиновыми 1950-сильными двигателями АМ-44ТК (с турбокомпрессорами ТК-ЗООБ) жидкостного охлаждения. К его разработке в ОКБ-156 приступили в начале 1946 г. Двигатели А.А. Микулина отличались повышенным весом, и установка AM-44 на модифицируемом самолете сопровождалась смещением центровки вперед. В итоге, для обеспечения необходимого угла капотирования пришлось смешать колеса основных опор шасси вперед, удлинив их стойки.