Рождался будущий Пе-2 как высотный истребитель ВИ-100, а его «отцом» был уже знакомый нам по главе о ТБ-7 Владимир Михайлович Петляков, в заключении возглавивший «шарашку» ЦКБ-29. 22 декабря 1939 года ВИ-100 с летчиком-испытателем П.М. Стефановским совершил первый полет. Однако техническое задание на будущий самолет было внезапно изменено, и причиной тому послужила новая тактика, появившаяся в боевой авиации мира, – бомбометание с пикирования. Эта тактика была изобретена летчиками морской авиации США и усовершенствована в люфтваффе, для которых был создан ставший символом начального периода Второй мировой пикирующий бомбардировщик «Junkers 87». Первым советским пикировщиком стал Ар-2 А.А. Архангельского, но этот самолет – доведенный до совершенства СБ – уже был «вчерашним днем» авиации. Поэтому в мае 1940 года Петляков получил приказ за полтора месяца переделать практически готовый ВИ-100 в пикирующий бомбардировщик ПБ-100. Для этой цели в подчинение Петлякова была передана настоящая конструкторская «супергруппа» из сотрудников КБ А.А. Архангельского, С.В. Ильюшина и А.С. Яковлева. Петляков хотел сохранить особенности высотного истребителя – турбокомпрессоры на двигателях и гермокабины – и на пикировщике, но в итоге ПБ-100, призванием которого была работа на малых и средних высотах, лишился и того и другого. 23 июня 1940-го началась постройка первого серийного экземпляра. В том же году самолет переименовали по имени его конструктора в Пе-2, несмотря на то что В.М. Петляков продолжал оставаться в заключении.
Пе-2 представлял собой моноплан с двухкилевым оперением, оснащенный двумя 1100-сильными двигателями М-105Р. В экипаж входили пилот, штурман и стрелок-радист. Длина – 12,7 метра, размах крыльев – 17,1 метра, высота – 3,4 метра, взлетная масса – 7,5 тонны. Бомбовая нагрузка не превышала тонну. Вооружен самолет был четырьмя пулеметами ШКАС – один пулемет на турели у штурмана, одна снизу фюзеляжа и два неподвижных курсовых пулемета. Однако затем два ШКАСа начали заменять на крупнокалиберные пулеметы УБТ, резко повысившие оборонительные возможности. Пикировать бомбардировщик мог под углом до 70 градусов.
Особенно впечатляли скоростные характеристики самолета – 540 километров в час, т. е. Пе-2 быть лишь немногим тихоходнее новейшего немецкого истребителя «Messerschmitt 109E». Ближайший конкурент Пе-2 среди бомбардировщиков, немецкий «Junkers 88», уступал ему в скорости почти на 100 километров в час, а также был гораздо менее маневренным и высотным, но мог брать на борт больше бомб и обладал более сильным вооружением.
Широкая публика впервые смогла увидеть Пе-2 на первомайском параде 1941 года в Москве. А уже через месяц с небольшим советские пикировщики приняли боевое крещение. На 22 июня в рядах ВВС числилось 458 таких самолетов. Переучиться на новую технику успело всего 5 % летчиков-бомбардировщиков. Поэтому Пе-2 воспринимался как неосвоенная, неизвестная новинка и, увы, нередко сбивался из-за этого своими же истребителями или зенитчиками.
В ходе войны «пешки» имели у летчиков неоднозначную репутацию. С одной стороны, самолет был весьма современным, скоростным, мог выходить победителем даже из очень серьезных схваток с противником – известен случай, когда одиночный Пе-2, атакованный девятью истребителями, сбил три из них; экипажи Пе-2 сбивали порой и знаменитых немецких асов, к примеру имевшего 85 воздушных побед кавалера Рыцарского креста с дубовыми листьями лейтенанта Г. Кёппена. С другой – он был пожароопасным, очень непростым в пилотировании, особенно при взлете и посадке, и не отличался особенной живучестью. Поэтому в ходе войны Пе-2 постоянно улучшались с учетом фронтовых требований. Условно самолеты разных лет делились на «серии», различавшиеся вооружением, оборудованием и двигателями: Пе-2 получили сначала двигатели М-105РА, а затем М-105ПФ, выдававшие 1210 лошадиных сил, была выпущена и небольшая (135 экземпляров) серия с 1540-сильными моторами М-82.