Однако увлечение такими бомбардировщиками продолжалось недолго, и уже в 1933 году конструкторские коллективы А. Туполева и С. Ильюшина получили задание спроектировать бомбардировщик нового типа: неся тонну бомб, он должен был иметь дальность полета 4–5 тыс. км при большой по тогдашним понятиям высоте полета. Туполев первым справился с заданием: спроектированный его группой АНТ-37 имел дальность 5 тыс. км и развивал скорость до 343 км/ч. Но когда начались испытания ильюшинского ЦКБ-26, стало ясно, что эта машина превзошла туполевский ДБ-2—такое обозначение получил АНТ-37 в наших вооруженных силах.
Бомбардировщики фашистских ВВС Хейнкель Не-111 и Дорнье Do-215 были разработаны на базе пассажирских самолетов этих фирм, созданных в 1934–1935 годах. Первый бомбардировщик Дорнье был принят на вооружение в 1937 году. Выпускался в различных модификациях до 1941 года. Максимальная скорость — 445 км/ч. Вооружение — 7,92-мм пулеметы, бомбы. Первый бомбардировщик Хейнкель Не-111 поступил на вооружение в 1936 году, выпускался во множестве модификаций. Максимальная скорость — 400 км/ч. Вооружение — 20-мм пушки, 7,92-мм и 13-мм пулеметы, бомбы. Всего было выпущено 6700 штук.
Летчик-испытатель В. Коккинаки был так восхищен летными качествами ЦКБ-26, что на параде 1 Мая 1936 года сделал на нем несколько мертвых петель над Тушинским аэродромом. Это произвело впечатление: никому раньше не приходило в голову, что на тяжелом двухмоторном самолете можно делать фигуры высшего пилотажа. На следующий же день С. Ильюшин и В. Коккинаки были вызваны в Кремль, рассказали руководителям партии и правительства о новом самолете, и тут же было принято решение о запуске машины в серийное производство. Причем все дело решило то, что ЦКБ-26 оказался не только дальним, но и скоростным бомбардировщиком: максимальная скорость его полета была на 60–80 км/ч больше, чем у туполевского ДБ-2. После незначительных конструктивных изменений ильюшинская машина, получившая новый индекс ЦКБ-30, была принята на вооружение под обозначением ДБ-3 — дальний бомбардировщик типа — 3.
На этом самолете В. Коккинаки на протяжении последних предвоенных лет установил несколько мировых рекордов и совершил три выдающихся перелета. Так, в 1936 году он поднял груз в 500 кг на высоту 12 816 м, груз в 1000 кг на 12 101 м и груз в 2000 кг на 11 005 м. 26 августа 1937 года Коккинаки показал на этом самолете среднюю скорость 325,3 км/ч при полете с грузом 1000 кг по маршруту 5000 км. Спустя год они со штурманом А. Бряндинским совершили беспосадочный перелет на 7580 км, показав среднюю скорость 307 км/ч. Наконец, в 1939 году на том же самолете В. Коккинаки и штурман М. Гордиенко совершили перелет из Москвы в США через Атлантику. Расстояние в 8 тыс. км было пройдено со средней скоростью 348 км/ч.
Тем временем Ильюшин продолжал совершенствовать свою машину. В 1938 году были сильно изменены обводы носовой штурманской кабины, усилено вооружение задней стрелковой точки. Существенно были улучшены и летные качества машины за счет установки более мощных моторов. На первых образцах ставили двигатели воздушного охлаждения М-85, строившиеся по лицензии французской фирмы «Гномрон». Коллектив конструкторов, возглавляемый С. Туманским, занялся совершенствованием этого мотора и разработал целую гамму двигателей — М-86, М-87, М-88, мощность которых была постепенно повышена с 760 л. с. до 1100 л с. М-87 А с трех лопастными винтами изменяемого шага были установлены на модернизированном в 1938 году ДБ-3. Этот новый самолет получил название ДБ-ЗФ (форсированный) или Ил-4. Новая машина пошла в серию в 1940 году, с еще более мощным двигателем М-88Б, позволившим увеличить скорость полета на высоте 6800 м до 445 км/ч.
В 1936 году опытный самолет С. Ильюшина ЦКБ-26 установил несколько мировых рекордов грузоподъемности, а его военная модификация была принята на вооружение Советских ВВС под названием «Дальний бомбардировщик — 3» — ДБ-3. В 1938 году появился ДБ-ЗФ с более мощными двигателями, который потом стал называться Ил-4. Выпускался во многих модификациях, в частности в торпедной Ил-4Т. Максимальная скорость 445 км/ч. Вооружение— 7,62-мм и 12,7-мм пулеметы, бомбы. Всего выпущено 6784 штуки (ДБ-3 — 1528 Ил-4 — 5256).
В строгом распределении боевых авиационных обязанностей, составленном в довоенные годы, дальнему бомбардировщику Ил-4 предписывалось уничтожение целей, лежащих глубоко в тылу противника. Считалось, что эти самолеты будут разрушать важные военно-промышленные объекты, авиационные и военно-морские базы, железнодорожные узлы. В первые месяцы войны из-за нехватки ближних фронтовых бомбардировщиков советскому командованию приходилось использовать Ил-4 не по назначению, бросать их против вражеских танковых колонн и мотопехоты. И хотя потери дальних бомбардировщиков во время дневных налетов да еще без истребительного прикрытия были велики, ильюшинские самолеты сыграли важную роль в самые критические дни войны.