— выявление состава группировок войск противника и наблюдение за перемещениями его частей и соединений;
— слежение за перевозками по железным, шоссейным и грунтовым дорогам;
— разведка и наблюдение за аэродромами противника.
Сектор, в котором выполнялось большинство заданий, имел границы: слева — Рославль, Могилёв, справа — Калинин, Торопец, Новосокольники, вплоть до рубежа Невель — Витебск — Орша — Могилев. Особенно отличилась в боях 2-я эскадрилья майора Поклонского. Так, 28 ноября её пилоты обнаружили автоколонну противника из двухсот грузовиков, двигавшихся от Епифани на Горлово. Спустя три часа колонна была почти полностью уничтожена самолётами 11-й сад генерал-майора Г.П. Кравченко. В начале ноября 2-му апр ГК удалось выявить массированную переброску немецких войск самолётами Ju 52 на аэродромы Орловского узла и Карачевский. В ходе контрнаступления под Москвой экипажи полка обнаруживали места скоплений автомашин, забитые эшелонами железнодорожные станции, установили начало отхода войск противника. Боевые потери в 1941 г составили 31 человек лётного состава и 15 Пе-2, из которых 8 не вернулись с боевого задания, 5 были сбиты истребителями и 2 — зенитной артиллерией противника. В среднем одна потеря приходилась на 20 боевых вылетов.
Архив полка сохранил любопытные статистические данные. Так, поставленные задачи были выполнены в 172 из 309 боевых вылетов. Основные причины невыполнения заданий — плохие метеоусловия и отказы матчасти. Средняя продолжительность полёта на разведку составляла 2 ч. 10 мин., а его протяженность — 860 км. В 102 вылетах самолёты обстреливались зенитной артиллерией, при этом было зафиксировано 14 попаданий (13,5 %), ставших причинами трёх вынужденных посадок. Произошли 52 встречи с истребителями противника, которые выполнили 36 атак. В результате, помимо пяти сбитых истребителями «пешек», ещё столько же получили повреждения.
Кроме упомянутых выше полков в начале августа специально для ВВС Западного фронта была сформирована «особая» 38-я раэ, получившая на вооружение смешанную технику: 4 Пе-2, 4 МиГ-3 и 8 ЛаГГ-3. Таким образом, по количеству боевых машин она мало отличалась от полка (в августе директивой оргмобуправления Генштаба для авиаполков фронтовой авиации был установлен 20-самолётный штат). Любопытно, что командиром 38-й раэ стал подполковник Малышев, ранее командовавший 430-м шап (штатное звание командира отдельной эскадрильи — майор). Из смешанной эскадрильи того же 430-го штурмового авиаполка прибыли экипажи МиГов. Следует, повидимому, указать, что полк этот в начале войны формировался из лётчиков-испытателей и технических специалистов НИИ ВВС. Можно предположить, что 38-я раэ замышлялась в качестве прообраза для разведывательных формирований нового типа и поэтому включала группу истребителей прикрытия. К сожалению, лётчики-истребители ЛаГГов, прибывшие из 2-го запасного авиаполка (зап) в Сейме, оказались слабо подготовленными и не смогли обеспечить надёжного прикрытия при ведении разведки. Только за первую половину августа в боях на Западном фронте эскадрилья потеряла 2 Пе-2 и 2 МиГ-3. В сентябре эскадрилью пополнили, влив в неё остатки 314-го pan с несколькими уцелевшими Як-4.
В начале октября воздушные разведчики 38-й раэ ценой потери двух Яков и трёх ЛаГГов обнаружили район прорыва нашей обороны в районе станции Никитинка и установили состав наступающей группировки противника. О том, насколько сложной была обстановка, даёт представление боевой отчёт эскадрильи: «над наступающей колонной одновременно в воздухе над участком 35x15 км находились на разных высотах до 30–35 истребителей, причем патрулирование было непрерывным в течение всего светлого времени суток. Столь насыщенное и непрерывное прикрытие с воздуха своих войск противник достигал благодаря тому, что его истребительная авиация располагалась на площадках в 10–15 км от оборонительного рубежа и, следовательно, всё время нахождения ее в воздухе было использовано в активной степени… Противник, как правило, стремился не дать воздушной разведке установить район, где его части расположились на ночлег».
Результаты боевой работы 38-й раэ, которая хоть и не являлась средством ГК, но действовала осенью 1941 г на самом важном направлении — московском, внимательно анализировались разведотделом штаба ВВС. В частности, по предложению её командира подполковника Малышева один из запасных полков — 15-й зап переключили на подготовку экипажей исключительно для разведывательной авиации. Малышев впервые обратил внимание командования на недостатки Пе-2 в варианте разведчика и сформулировал пути их устранения.
Остановимся подробнее на основных отличиях разведчика Пе-2 от бомбардировочного варианта этой машины. В ходе начального периода войны в бомбоотсеке монтировались один или два дневных плановых аэрофотоаппарата АФА-1 (АФА-1М), установленные уступом: оптическая ось переднего АФА была смещена вправо от продольной оси фюзеляжа, а заднего — влево. Вначале объективы фотоаппаратуры из-за своих габаритов немного выступали за створки люков, позднее специально для разведчиков спроектировали новые выпуклые створки с вырезами для объективов. Эти вырезы не застекляли и не закрывали заслонками, поэтому при взлёте с пыльных фронтовых аэродромов стёкла объективов нередко покрывались непрозрачным налётом, что приводило к потере качества снимков. Подкрыльные тормозные решётки на разведчике не устанавливались или демонтировались с уже готовых машин, как и автомат пикирования, зато в состав оборудования нередко вводился автомат курса (одноканальный курсовой автопилот). Ночной фотоаппарат — штатный для любого варианта Пе-2 — НАФА-19. Впрочем, ночью Пе-2 практически никогда не летали. Небольшие изменения имелись в компоновке приборов в кабинах пилота и штурмана.
Все без исключения «пешки»-разведчики оборудовались радиостанцией РСБ-бис и радиополукомпасом РПК-2 (в 1941 г только один из трёх бомбардировщиков Пе-2 имел РПК). Наружные бомбодержатели, как правило, не демонтировали. Для полётов на большую дальность на них подвешивались два сигарообразных топливных бака, выполненных из крафт-целлюлозы. Максимальная скорость типичного разведчика в 1941 г составляла 520–525 км/ч, а в 1942 г из-за ухудшения технологии изготовления в условиях массового производства она уменьшилась до 495–510 км/ч. В качестве слабых сторон Пе-2 всегда отмечался недостаточный радиус действия, отсутствие обзора вниз и в стороны у штурмана, неважные взлётно-посадочные свойства и трудность пилотирования в облаках.
Тяжёлый истребитель Пе-3 в варианте разведчика мало отличался от «двойки», лишь состав его экипажа был уменьшен до двух человек, в носу появился дополнительный крупнокалиберный пулемёт БК, да несколько увеличился радиус действия за счет трёх дополнительных бензобаков общим объёмом 700 л, смонтированных в бомбоотсеке и в хвостовой части фюзеляжа. Эта «добавка» оказалась очень важной для самолёта-разведчика. На протяжении 1941-42 гг экипажи разведывательных полков неизменно отдавали предпочтение Пе-3, несмотря на отсутствие защиты снизу-сзади. Внешне «тройку» можно было идентифицировать по следующим признакам: иному остеклению носовой части фюзеляжа, стволу дополнительного пулемёта в выштамповке правой нижней носовой панели, отсутствию оборонительной люковой установки и боковых блистеров в хвостовой части фюзеляжа. По скорости полёта Пе-3 был практически равноценен собрату-бомбардировщику. Существенным недостатком Пе-3 считалась маломощная «истребительная» радиостанция РСИ с ограниченным радиусом действия, которую пришлось непосредственно в полках заменять на РСБ-бис, монтируя последнюю в и без того тесной кабине штурмана. Некоторые доработанные машины, передававшиеся из истребительных частей, имели в носовой части фюзеляжа пушку ШВАК с боезапасом в 250 патронов. Один-два фотоаппарата АФА-1 монтировались в хвостовой части фюзеляжа, поскольку в бомбоотсеке для них места не осталось.
Самолёт Су-2 в варианте разведчика и корректировщика практически ничем не отличался от бомбардировщика. Единственным мероприятием, превращавшим машину в разведывательную, можно считать монтаж штатного АФА-13 на предназначенной для него, но остававшейся на бомбардировщике неукомплектованной спецустановке для фотоаппарата е кабине штурмана. Специалисты НИИ ВВС, проводившие в сентябре 1941 г испытания разведывательного варианта Су-2, отметили хороший обзор из кабины штурмана, удобство работы в ней. Слабоватое оборонительное вооружение было решено усилить за счет размещения крупнокалиберного пулемёта УБТ на верхней турели МВ-5. Такая установка прошла испытания с удовлетворительными результатами, но из-за эвакуации авиазаводов и последовавшего вскоре прекращения производства Су-2 в серии её внедрить не успели.