Бригады, которые постепенно стали слишком громоздкими и плохо управляемыми, были расформированы. С 1938 года основной тактической единицей ВВС стал авиаполк 4-х эскадрильного состава. Полки на ДБ-3 именовались дальнебомбардировочными (ДБАП), а на четырехмоторных ТБ-3 и ТБ-7 — тяжелобомбардировочными (ТБАП). Они по два-три сводились в дивизии, а те в свою очередь по две объединялись в дальнебомбардировочные корпуса, которые были призваны решать задачи в масштабах фронта (стратегического направления). 1-й ДБАК базировался на северо-западе СССР, 3-й был нацелен прямо на Запад и занимал аэродромы Белоруссии и западной части РСФСР, 4-й отвечал за южное направление (Украина и Кавказ), 5-й базировался в Забайкалье и на Дальнем востоке. Еще один корпус, 2-й ДБАК дислоцировался в тылу, в средней полосе РСФСР и был готов выдвинуться на нужное направление по команде Ставки.
Лишь с появлением торпедоносца ДБ-ЗТ завершилось формирование Минно-торпедной Авиации ВМФ. Балтийскому, Черноморскому, Северному и Тихоокеанскому флотам планировалось придать по одной минно-торпедной авиадивизии двухполкового состава. Но фактически к лету 1941 года в строю было только два минноторпедных авиаполка— 1-й МТАП ВВС Балтийского Флота и 2-й МТАП на Черном море.
Руководство ДБА предприняло энергичные меры к повышению уровня боевой подготовки, но эти меры где-то были запоздалыми и не всегда адекватными. Сказалось и то, что армия и промышленность была ослаблена репрессиями 1937–1938 годов, а народ и личный состав Вооруженных Сил СССР были дезориентирован относительно реальных отношений с Германией накануне рокового дня 22 июня 1941 года. Итог был печален — к большой войне страна оказалась не готова.
Приказ нанести бомбовые удары по тыловым объектам (Варшава, Кенигсберг и Мемель, ныне Клайпеда) Нарком обороны отдал в 7.15. К тому времени некоторые полки уже приступили к боевой работе по прифронтовым целям и были вынуждены корректировать свои планы. После полудня 31 ДБ-3 и ДБ-Зф из 98-го ДБАП нанесли удар по месту сосредоточения танковой дивизии Вермахта, находившейся в резерве в районе Варшавы.
Но враг захватил инициативу. Пытаясь остановить его, уже Ставка отдала приказ использовать дальние бомбардировщики для ударов по фронтовым целям. 26 июня против шедших на Минск танков ДВА выполнила 58 вылетов, на Скоше — 65, на Луцк — 60 и так далее. 30 июня 1-й МТАП ВВС КБФ вместе с частями ДВА получил приказ разбомбить переправу через Даугаву под Двинском, которая имела сильнейшее прикрытие истребителями и зенитной артиллерией. В острейшем цейтноте не удалось организовать истребительное прикрытие, не хватило времени даже на то, чтобы выполнить построение в боевые порядки и звенья выходили к цели с большими интервалами, а то и сами разделялись, позволяя зенитчикам стрелять по одиночным машинам как в тире. Несколько понтонных мостов ДБ-3 все же разрушили, удачно сброшенная серия «соток» накрыла танковую колонну на выходе с моста на дорогу, образовав огромный затор, стрелки заявили, что сбили 15 самолетов противника, но погибли 13 ДБ-3, 10 экипажей не вернулись. В жестоком бою с восемью «мессерами» экипаж летчика Игашева сбил один истребитель, а когда бомбардировщик все же загорелся, Игашев таранил второго врага.
ДБ-3, захваченный финами
В начале августа по инициативе Командующего Авиацией ВМФ Жаворонкова 20 ДБ-3 1-го МТАП были перебазированы на балтийский остров Саарема, а на соседний Кагул прибыли ДБ-Зф собранные из нескольких полков ДБА. Им была поставлена задача нанести удар по Берлину, до которого оттуда было 900 км. 5 августа ДБ-3 пошли в первый боевой вылет на бомбежку вражеских войск под Пярну. Было очень жарко и на самолете командира группы полковника Преображенского, с подвеской 3 ФА Б-500, отказал мотор.
Дело закончилось аварией, которая показала, насколько за полтора месяца войны износилась матчасть. В тот же день ДБ-ЗТ провели успешную ночную аэрофотосъемку Берлина. Решили ограничить боекомплект до 8 ФАБ-100 в отсек и в ночь на 8 августа 15 ДБ-3 пошли на главную цель. Из-за плохой погоды на маршруте шли одиночными машинами. По Берлину отбомбились 5 экипажей, 9 нанесли удары по запасным целям (Штеттин, Данциг, Кенигсберг), не нашел цель один. ПВО не сбила ни одного бомбардировщика, но ДБ-3 старшего лейтенанта Леонова разбился при посадке на затемненный аэродром Котлы.