Руководство НКАП и Правительство с пониманием отнеслось к предложению С.В.Ильюшина, и уже 29 июля 1941 г. вышел приказ по НКАП № 760, согласно которому директор 18-го авиазавода М.Б.Шенкман обязывался до 1 августа выделить в распоряжение С.В.Ильюшина один серийный Ил-2 и обеспечить его перелет в Москву на завод № 39, а Главный конструктор самолета должен был не позднее 30 августа изготовить и выпустить в первый полет модифицированный Ил-2 с М-82.
Ровно через месяц, 29 августа 1941 г., вышло Постановление ГКО № 327 о постройке на 39-м авиазаводе Ил-2 с 82-м мотором и винтом АВ-5Л. Еще через 9 дней, 8 сентября 41 -го, В. К. Кокки – наки с аэродрома ЛИИ НКАП совершил на новом штурмовике первый испытательный полет.
Для постройки этого самолета часть бронекорпуса серийного Ил-2, до переднего лонжерона центроплана, являвшаяся капотом мотора АМ-38, была снята, а по переднему лонжерону центроплана установлена двойная бронеперего- родка, воспринимавшая все нагрузки от сварной трубчатой моторамы мотора М- 82. Мотор при этом не бронировался. Он закрывался обычным капотом типа NACA из легкого алюминиевого сплава с управляемой юбкой на задней выходной щели. Каркас капота крепился только к мотору и не был связан с остальной конструкцией самолета. Такая конструкция существенно упрощала смену мотора, особенно в полевых условиях. Переход от М-82 к фюзеляжу Ил-2 получился неплавный и довольно сильно ухудшал аэродинамику самолета.
Вместо заднего бензобака, располагавшегося за бронеперегородкой пилотской кабины, оборудовали кабину стрелка с блистерной установкой под пулемет УБТ калибра 12,7 мм с боекомплектом 280 патронов.
Стрелок, так же как и летчик, был достаточно хорошо защищен броней: задняя и нижняя броневые стенки кабины имели толщину 8 мм, боковые – до 6 мм, а броня над головой стрелка – 5 мм. Кроме этого, на блистере устанавливалось бронестекло толщиной 64 мм.
Пулемет УБТ размещался на шкворневой установке и, вследствие сильного бронирования фонаря кабины стрелка, имел довольно ограниченные углы обстрела – 38° по вертикали и по 22° в стороны.
Для сохранения прежней дальности полета емкость топливного бака под сиденьем летчика была увеличена до 724 л, а с целью повышения боевой живучести машины на штурмовике была установлена система заполнения бензобаков нейтральным газом от выхлопной системы двигателя.
На самолете вместо винта ВИШ-22Т был установлен винт АВ-5В диаметром 3,4 м.
Программа заводских испытаний нового штурмовика была проведена ускоренными темпами и завершена уже через восемь дней (вместе с В.К.Коккинаки машину испытывал летчик-испытатель серийного завода № 18 К.К.Рыков). В заключение по результатам заводских летных испытаний летчики отмечали, что практически все летные характеристики самолета Ил-2 М-82, по сравнению с серийными машинами с АМ38, ухудшились, никаких особенностей новый "Ил" не имеет, броня обеспечивает защиту экипажа и горючего от поражения, дефектов, опасных для полета, не обнаружено, и штурмовик можно передавать для производства государственных испытаний.
Сразу же по окончании заводских летных испытаний С.В.Ильюшин вышел на руководство НКАП и ВВС с предложением немедленно выпустить на 18-м авиазаводе 30 двухместных Ил-2 М-82 с целью проведения всесторонних войсковых испытаний. Из этого числа предлагалось сформировать один авиаполк, полностью укомплектованный новыми машинами, и один смешанный авиаполк, укомплектованный как одноместными Ил-2 АМ-38, так и двухместными "Ила- ми" с М-82 в пропорции 2:1, то есть каждым двум одноместным "ильюшинам" придать один "…двухместный Ил-2, который решал бы задачи лидера группы. В этом случае Ил-2 с М-82 именовался бы как Ил-4".
Предложение С.В.Ильюшина в целом получило поддержку как у руководства НКАП, так и ВВС КА, однако окончательное решение было отложено до проведения государственных испытаний.
В середине декабря 41-го специалисты НИИ ВВС вышли с предложением об установке на новый штурмовик мотора М-82 112И (М-82ИР) с односкоростным нагнетателем и форсированным по мощности на малых высотах, который в ноябре успешно прошел 100- часовые испытания на стенде. Предложение было принято, и модифицированный мотор установили на штурмовик.
К сожалению, госиспытания Ил-2 с М- 82ИР (ведущий летчик-испытатель М.А. Нюхтиков) из-за эвакуации производства были начаты только 20 февраля 42-го. До 13 марта было выполнено 26 полетов с общим налетом 8 часов 15 мин.