83年前，即1941年12月15日，图-2轰炸机的第一架量产型“103VS”首次试飞。
第334红旗轰炸机师的图-2机组和地勤人员，1944年夏，这支部队是苏联唯一使用该型轰炸机作战的单位。
“103VS”只是该机的临时编号，“VS”是“军用系列”的首字母缩写。大多数航空历史学家认为，这种“监狱设计局”研制的飞机是第二次世界大战期间苏联最好的前线轰炸机，同时，它也是当时世界上最好的轰炸机之一。
1942年春，鄂木斯克飞机制造厂内的“103VS”原型机。
次年（1942年），新建立的鄂木斯克第166飞机制造厂仅生产了79架图-2轰炸机。1942年10月，苏联国防委员会发布了一个明显错误的命令，暂停生产图-2轰炸机，命令第166厂转产雅克-9战斗机。值得注意的是雅克战斗机的技术在很多方面与该厂正在制造的图-2轰炸机的生产技术有着根本的不同。
从上至下：带有“莫斯科”字样的图-2轰炸机，是莫斯科市民捐资建造的，1945年装备第8轰炸机团；太平洋舰队航空兵的图-2，参加了1945年对日作战；1950年保加利亚空军装备的图-2。
直到1943年底，莫斯科第23飞机制造厂才开始生产图-2轰炸机，截至当年底只生产了16架，次年又生产了378架。1944年夏，苏联空军三个团装备了图-2轰炸机，并于7月在巴格拉季昂行动中首次参加战斗。
第166鄂木斯克飞机制造厂内的图-2轰炸机。
与此同时，不太成功的佩-2轰炸机正在大批量生产。这种轰炸机的缺点就是控制装置复杂、事故率高。并且对于一架多座双发轰炸机而言，它的载弹量太少。
图-2结构图，挂载1吨重磅炸弹。
如果说图-2可以轻松挂载2吨炸弹升空，那么佩-2的最大战斗载荷只有1吨。并且佩-2挂载1吨炸弹之后的操纵难度较大，只有最富经验的飞行员才能驾驶，绝大多数飞行员的载弹量都不超过500～700千克。另外，图-2可以挂载1吨的重磅炸弹，而佩-2则不能。佩-2航程不超过1200千米，图-2航程为2000千米。图-2自卫火力更加强大，配备两门机炮和三挺大口径机枪，而佩-2配备三挺机枪，其中只有一挺是大口径。
战后配备四叶螺旋桨的图-2轰炸机。
总体而言，图-2的战斗力和生存力至少是佩-2的两倍。尽管如此，佩-2产量巨大，而图-2的产量却很少。佩-2在1942年生产了2392架，1943年生产了2428架，1944年生产了2944架，而在同样的三年里，图-2只生产了472架，其中一半以上是在1944年下半年生产的。对于这样的迷之操作，很难给出一个合理的解释。