Что касается Пе-8, то уже со второй половины 1944 г. их применение пришлось ограничивать. Причиной тому стало беспокойство за прочность бомбардировщиков. Как указано выше, в конструкции лонжеронов крыла широко использовали сталь новой марки ЗОХГСА. Этот сплав допускал работу конструкции при высоких напряжениях и позволял значительно уменьшить ее вес, однако свойства его до конца изучены не были. В частности, не провели полных исследований на усталостную прочность. Столь досадная ошибка напомнила о себе через много лет.
Во время энергичного маневрирования над целью при выполнении боевого задания экипаж Пе-8 № 42611 услышал звонкий удар сразу за кабиной пилотов. Причину удара поначалу не установили. Спустя время подобный удар зафиксировали на другом самолете, перегоняемом на заводской аэродром. При осмотре элементов центроплана обнаружили разрыв нижнего трубчатого пояса заднего лонжерона, но причины происшедшего остались непонятны – по расчетам, действующие напряжения не превышали допустимых значений. Разрушения нижних поясов заднего и переднего лонжеронов отмечались на Пе-8 №№ 4214, 4218, 4212, 42058 еще в 1942-43 гг. Тогда эти случаи списали на превышение эксплуатационных перегрузок и дефекты самих «хромансилевых» труб. С большими трудностями и ухищрениями разрушенные элементы восстановили, а в войска направили указание внимательно осмотреть эти узлы на других машинах.
Звено Пе-8 из 203-го ДБАП во время подготовки к московскому авиационному параду 1945 года (предположительно)
«Борода» также проходил эту подготовку
Одновременно провели дополнительные исследования труб из ЗОХГСА в ЦАГИ, которые показали, что, долговременно работая при высоких напряжениях, они склонны к усталостным разрушениям и обладают недостаточным эксплуатационным ресурсом. Для повышения ресурса конструкции требовалось снизить напряжения, например, увеличить площадь поперечных сечений поясов. В течение зимы 1944-45 гг. ремонтная бригада 22-го завода и технический состав 25-й авиадивизии занимались усилением крыльев. Работа оказалась сложной, трудоемкой и длительной, что сказалось на боевом использовании Пе-8. Летать они стали мало, главным образом для поддержания летных навыков экипажей, поэтому потери прекратились, и к маю 1945 г. в строю оставались 32 машины.
Вечером 9 мая 1945 г. в Москве в честь победы в войне провели праздничный салют. Известно, что в городе оказалось недостаточно орудийных установок для создания действительно грандиозного зрелища, и специальные группы военных стреляли из обычных сигнальных ракетниц. Палили и с самолетов, поднятых над Москвой, в том числе с борта Пе-8 (командир Д. Ваулин) из 890-го ДБАП.
Летом 1945 г. основная масса Пе-8 25-й дивизии базировалась на аэродроме в Ор- ше. Именно отсюда для участия в воздушном параде в честь Победы на подмосковный аэродром Быково прибыли 12 Пе-8 из состава 203-го авиаполка (бывшего 25-го Гвардейского). Как известно, этот воздушный парад, назначенный на 19 августа 1945 г., не состоялся из-за плохой погоды. 12 сентября при возвращении бомбардировщиков к месту базирования случилось несчастье. У самолета № 42811 во время прощальной горки над взлетной полосой быковского аэродрома оторвалось правое полукрыло. Экипаж командира эскадрильи Ищенко погиб. При осмотре остальных Пе-8 выявили, что, несмотря на проведенные доработки, прочность лонжеронов центроплана у большинства машин недостаточна. После этого полеты Пе-8 25-й авиадивизии прекратили. В начале 1946 г. их вывели из боевого состава, начали списывать и утилизировать.
Использование в послевоенное времяВесной 1945 г. один Пе-8 с двигателями М-82 использовали для испытаний самолетов-снарядов «X» (10Х, 14Х, 16Х), разработанных в КБ В.Н. Челомея по типу немецкого ФАУ-1. Самолеты-снаряды «X» подвешивались под крылом бомбардировщика. Испытательные пуски проводили на полигоне в Средней Азии.
Следующий Пе-8 № 4218 по заданию НИИ ВВС превратили в летающую лабораторию для испытаний модификации двигателя АШ-82ФН. Такой мотор установили в носовой части фюзеляжа взамен кабины штурмана.
Пе-8 № 42412, принадлежавший НИИ ВВС, использовали в качестве носителя опытного ракетного самолета «5» конструкции М.Р Бисновата. Самолет подвешивали под правым полукрылом Пе-8. Летные испытания прошли в 1948-49 гг.