Все самолеты, выпускаемые заводом № 166, шли на оснащение частей 3-й воздушной армии, действовавшей на Калининском фронте. Летчики отмечали превосходство Ту-2 над самолетами Пе-2 и Пе-3. На малых и средних высотах Ту-2 превосходил имеющиеся бомбардировщики в скорости на 100 км/ч и более, нес больше бомб (до 3000 кг). Немаловажным плюсом было и то, что Ту-2 мог свободно лететь с одним работающим двигателем.
Однако Ту-2 никогда не использовался в качестве пикирующего бомбардировщика. Позднее с самолетов сняли аэродинамические тормоза и вовсе отказались от идеи использовать его в роли пикировщика. В войну пикирующим бомбардировщиком был Пе-2, а Ту-2 стал чистым средним бомбардировщиком.
Командующий ВВС генерал А.А. Новиков написал Сталину письмо, в котором подчеркивал необходимость начать массовый выпуск бомбардировщиков Ту-2. Однако просьба генерала опоздала. К тому времени уже появился приказ, предписывающий заводу № 166 перейти к выпуску истребителей. К выпуску Ту-2 вернулись через год, когда Красная Армия начала стратегическое наступление по всем фронтам, и появилась необходимость в бомбардировщиках, способных доставлять на большие расстояния большую массу бомб.
Тем временем в Омске сформировали и отправили на фронт следующие полки.
2-й ДРАП (Дальний разведывательный авиаполк) получил четыре Ту-2, в том числе три в разведывательном варианте. Полк летал на Пе-3, которые выступали в роли скоростных разведчиков. За заслуги при выполнении особо важных заданий Верховного командования полк получил звание гвардейского и стал называться 47-й ГДРАП.
В ходе боев, вошедших в историю как ликвидация Демянского котла, пилоты 47-го ГДРАП ежедневно фотографировали укрепления противника. Для перехвата советских разведчиков немцы привлекли группу Fw 190, и полк нес тяжелые потери. В этой ситуации на фоторазведку переднего края обороны в районе Старой Руссы вылетел Ту-2, пилотированный В.Ф. Столяровым. На обратном пути самолет был перехвачен шестеркой Fw 190 и сбит. Из всего экипажа уцелеть удалось только штурману. Три оставшихся в полку Ту-2 совершали разведывательные вылеты в район аэродрома в Адрианополе. К маю 1943 года тройка Ту-2 совершила больше самолето-вылетов, чем все 29 Ту-2 132-го ОБАП вместе взятые.
В мае 1943 года 132-й ОБАП отвели в тыл. Десять Ту-2 из состава полка перевели в 47-й ГДРАП. Восемь других Ту-2 отправили ремонтироваться на завод, а оставшиеся семь распределили по фронтовым аэродромам.
Разведывательные Ту-2 доставляли много проблем немецкому командованию, которое стремилось любой ценой уничтожить опасные машины. В свою очередь, советские пилоты имели четкий приказ уничтожить самолет в случае посадки на территории противника.
Кроме разведывательных заданий экипажи Ту-2 из 47-го ГДРАП вылетали на бомбардировку районов скопления железнодорожного подвижного состава противника в Витебске, Борисове и Минске. Хорошее оборонительное вооружение позволяло Ту-2 отражать атаки немецких истребителей. В мае 1943 года экипаж В.Н. Терещенко во время налета на Минск отбил атаку четырех истребителей ВП09.
47-й ГДРАП летал на Ту-2 весь 1943 год, а потом получил Ту-2С.
В декабре 1942 года из Омска вылетел оснащенный Ту-2 12-й БАП, который потом также действовал на Калининском фронте вплоть до конца 1943 года, когда потрепанный полк отвели в тыл на пополнение.
18 Ту-2 находилось в составе 285-й БАД, сыгравшей заметную роль в битве на Курской Дуге.
В 1942/43 г.г. самолеты Ту-2 составляли всего долю процента от общего числа советских бомбардировщиков. На фронте действовало всего 63 машины из числа выпущенных заводом № 166. Эти бомбардировщики оставались в частях до начала 1944 года, когда начали поступать новые Ту-2С.
Звено Ту-2 в полете, 1947 год.
Второй этап: массовое применение Ту-2 на заключительном этапе войны
Первые серийные Ту-2 2М-82ФН весной 1944 года поступили в 47-й ГДРАП, который уже имел большой опыт эксплуатации туполевских бомбардировщиков. Главное командование Красной Армии готовило очередные наступления, и полк получил задание сфотографировать Берлин. Экипажи летали на Берлин с аэродрома, расположенного в районе Смоленска. Нужная дальность обеспечивались с помощью подвесных топливных баков. Задание удалось выполнить к 24 апреля 1944 года. Полеты над Берлином полк возобновил уже весной 1945 года. В эти дни Ту-2 столкнулись с немецкими реактивными истребителями Me 262, но «швальбе» так и не смогли сбить ни одного Ту-2.
Первое массированное применение Ту-2 имело место летом 1944 года. К этому времени бомбардировщики данного типа находились на вооружении трех полков из 334-й БАД: 12-й БАП, 132-й БАП и 454-й БАП.
12-й БАП получил первые Ту-2 в конце 1943 года, а освоение машин проводил на аэродроме Кубинка под Москвой. В конце апреля 1944 года полк был полностью укомплектован и включен в состав 334-й БАД.
В апреле 1944 года 132-й БАП, действовавший на Юго-Западном фронте, отвели в тыл на переформирование и перевооружение. В июне 1944 года полк также вошел в состав 334-й БАД.
В начале июня 1944 года в 334-й БАД было три полка, насчитывавших 87 Ту-2. Дивизию перебросили на Ленинградский фронт. Сталин первоначально противился этому плану. Он не хотел, чтобы противник узнал до начала Белорусской о том, что Красная Армия располагает целой дивизией новых бомбардировщиков. Однако командованию ВВС удалось переубедить Верховного, и он дал добро на использовании 334-й БАД на Карельском полуострове. При этом Сталин приказал командующему ВВС А. А. Новикову, чтобы тот «стерег дивизию как зеницу ока», и постоянно интересовался успехами 334-й БАД.
Накануне начала выборгской операции, 8 июня 1944 года, советская авиация совершила три массированных налета на позиции противника. А.А. Новиков докладывал: «334-я БАД потерь не понесла, полеты совершала в течение дня, поставленные задачи выполнила отлично». Например, 12-й БАП совершил до 700 самолето-вылетов в район линии Маннергейма. 17 июля 1944 года 59 бомбардировщиков Ту-2 совершили налет на железнодорожный узел в Выборге. Летчики 132-й БАП кроме бомбардировок вылетали и на разведку в район Лодейного Поля. Немецкая авиация проявляла небольшую активность, поэтому потерь в воздушных боях бомбардировщики не несли. Командующий Ленинградским фронтом даже приказал бомбардировщикам действовать днем без истребительного прикрытия. Истребители просто блокировали район деятельности бомбардировщиков. Финская авиация вообще заметной боевой силы не представляла. Соколы Сталина успешно нейтрализовали и без того малочисленные финские истребители. Пилоты «ильмавоймат» ни разу не приблизились к Ту-2 на расстояние выстрела. Те, небольшие потери, что несли полки, были вызваны исключительно огнем зенитной артиллерии. Среди немногих потерь оказался экипаж командира 2-й эскадрильи 12-го БАП А.А. Шумейко, сбитого в районе линии Маннергейма.
За успешные действия 334-я БАД получила почетное звание «Ленинградская», а многие летчики были представлены к правительственным наградам.
