В ходе Зимней войны финнам досталось пять самолетов ДБ-3М. Эти самолеты были отремонтированы до летного состояния. Первый ДБ_ЗМ (зав. № 392320, бортовой номер «15» красного цвета) выполнил 29 января 1940 г. вынужденную посадку в Хаухо. Самолет постройки 39-го завода получил 29 февраля 1940 г. после ремонта в финских ВВС бортовой код «VP-101». Самолет разбился из-за отказа двигателя 30 июня 1941 г. в районе озера Хирваслампи.
На ремонт четырех других ДБ-3 ушло больше года, ремонт выполнялся в Тампере. Самолеты вошли в строй финских ВВС в феврале - нюне 1941 г. Изначально самолеты получили регистрацию VP-12 - VP-15, но в сентябре 1941 г. регистрацию изменили с VP на DB, числовая часть кода при этом не менялась. Финны закупили дополнительно шесть ДБ-3М в Германии. Эти самолеты прибыли в Финляндию 12 сентября 1941 г., они получили регистрацию DB-16 - DB-2I.
За время службы в составе ВВС Финляндии ДБ-3 прошли модернизацию. Так, в передней части фюзеляжей с обоих бортов были установлены поручни. Большинство финских ДБ-3М получили по две посадочных фары, которые ставились в носке правой плоскости крыла. Финны заменили открывающийся люк в бравом борту носовой части фюзеляжа сдвижным люком большей площади. На нескольких самолетах смонтировали по два бомбодержателя под каждой плоскостью крыла. На четырех ДБ-3М (DB-17 - DB-20) устроили по два окошках в правом и левом бортах задней секции фюзеляжа. На DB-20 в носовой части фюзеляжа имелся обтекатель, под которым скрывался аэрофотоаппарат RMK-20/30х30. На DB-21 перенесли трубку Пито из-под носовой части фюзеляжа на правый борт и поставили более крупную трубку Вентури, аналогичная трубка Вентури была установлена на первом финском ДБ-3 (VP-11).
Финские ДБ-3 камуфлировались пятнами черно-зеленого (FS34050) и оливково-зеленого (FS4096) цветов, низ - светло-голубой (FS35414). Желтые участки были закрашены после перехода Финляндии в стан союзников.
Изначально самолеты ДБ-3М поступили на вооружение Pommituslentolaivue-48 (PleLv, бомбардировочная эскадрилья), эскадрилья базировалась в Онтолла. 2 июня 1941 г. на ДБ-3М (VP-14) на высоте 7500 м отказал двигатель, самолет вошел в пикирование и врезался в озеро Конневеси. Второй ДБ-3 (DB-18) разбился при выполнении вынужденной посадки 17 сентября 1942 г. -при касании земли детонировали бомбы. DB-15 пришлось списать после вынужденной посадки на озеро Пилинен 20 февраля 1943 г. Все три самолета были потеряны вследствие отказов материальной части. За время Продолжительной войны самолеты ДБ-3М из PleLv-48 выполнили 27 боевых вылетов.
В ноябре 1943 г. семь оставшихся ДБ-3 передали в 3-е звено LeLv-46. Самолеты использовались для нанесения ударов по целям, определяемым главным штабом финской армии. DB-20 был потерян в результате летного происшествия 29 февраля 1944 г. ДБ-3М из LeLv-46 выполнили 44 боевых вылетов, последний из них состоялся 8 августа 1944 г. 4 сентября 1944 г. Финляндия и Советский Союз подписали соглашение о перемирии. Финляндия объявила войну Германии. Желтые законцовки крыла и желтые полосы на фюзеляжах были закрашены. 22 октября 1944 немецкие зенитчики сбили DB-16. До 22 марта 1945 г. финские ДБ-3 выполнили 31 боевой вылет против германских войск. Всего четыре из 11 финских ДБ-3 уцелели к концу войны. Последний полет был выполнен на DB-13 I ноября 1945 г. Всего самолеты ДБ-3М в составе финских ВВС налетали 372 ч.
Неокрашенный прототип ДБ-3Ф во время заводских испытаний, лето 1939 г. Самолет имел фюзеляж упрощенной конструкции с переделанной носовой частью. В носке правой консоли крыла установлена посадочная фара.
ДБ-3М
Прототип ДБ-3Ф
ДБ-3Ф прототип
Нарком обороны К.Е Ворошилов отдал приказ в 1938 г. резко увеличить выпуск самолетов ДБ-3. Заводу № 39 план на год подняли с 600 самолетов до 1000. Двум другим заводам предстояло построить еще 2500 дальних бомбардировщиков.
В том же 1938 г. в ОКБ Ильюшина начались работы по глубокой модернизации самолета с целью ликвидации выявленных недостатков, упрощения производства и улучшения тактико-технических характеристик. В частности предусматривалась замена узлов из алюминия на стальные или деревянные.