Советская дальнебомбардировочная авиация (ДБА) включала в себя в предвоенное время 2147 самолетов, из которых львиную долю составляли бомбардировщики ДБ-3. Кроме того, в частях ДБА имелись также устаревшие ТБ-3, 11 новых четырехмоторных ТБ-7 (Пе-8), а два авиаполка в июле 1941 года вооружили дальними двухмоторными бомбардировщиками Ер-2.
Дальние бомбардировщики ДБ-3 начали поступать в строевые части в 1937 году, а боевое крещение они получили в ходе боевых действий в Китае. По скорости ДБ-3 даже ранних вариантов не сильно отличался от немецкого Не 111, но зато превосходил его в дальности полета почти в два раза. Все топливо самолета располагалось в крыльевых отсеках, являющихся прообразом современных кессонов. Бомбовая нагрузка достигала 2500 кг, а оборонительное вооружение включало три пулемета ШКАС в передней, верхней и люковой установках. Следует заметить, что защита ДБ-3 была не намного эффективнее, чем у СБ, и имела те же недостатки: носовой пулемет бомбардировщика был малоэффективен при открытой створке из-за встречного потока воздуха, а хвостовой стрелок-радист не успевал одновременно обслуживать верхнюю и нижнюю огневые точки. Вместе с тем критиковались сложность самолета в изготовлении и эксплуатации, а также тяжелое управление, особенно при взлете и посадке.
ДБ-ЗФ (Ил-4) внешне отличался от своего предшественника удлиненной носовой частью фюзеляжа, немного большей площадью крыла и упрощенными подкосами шасси. Технология изготовления упростилась, а кессонные баки заменили обычными мягкими с протекторами и системой заполнения свободного пространства инертными газами. Бомбовая нагрузка осталась прежней, а оборонительное вооружение усилилось за счет более скоростного пулемета «Ультра ШКАС» в верхней фюзеляжной установке. ДБ-ЗФ выпускался с моторами М-88 и имел еще более тяжелое управление из-за изменения центровки. Дважды Герой Советского Союза А.И. Молодчий так характеризовал этот самолет: «…по своей природе Ил-4 неустойчив, каждую секунду норовит завалиться в крен, уйти с курса, задрать или опустить нос. Нужно беспрерывно крутить штурвалом, чтобы самолет летел в заданном направлении». По эксплуатационным характеристикам ДБ-ЗФ все равно находился далеко позади своих немецких аналогов. Например, для замены двигателя на советском бомбардировщике требовалось 16 часов работы, в то время как на Ju 88 мотор менялся приблизительно за 4,5 часа.
Штурмовая авиация СССР насчитывала в предвоенное время всего 11 авиационных полков, на вооружении которых состояли наскоро переоборудованные для штурмовых действий самолеты И-15бис, И-153, Ди-6, Р-5ССС и прочие небронированные боевые машины, в целом мало пригодные для таких целей. Настоящих штурмовиков Ил-2 в западных приграничных округах 22 июня
1941 года почти не было, хотя серийный выпуск их налаживался, и к концу того месяца заводы изготовили 249 самолетов этого типа. Работы над проектом Ил-2 главный конструктор С.В. Ильюшин начал в середине 30-х годов по собственной инициативе. Впоследствии он вспоминал: «Не сразу я приступил к проектированию штурмовика, готовился примерно три года. До деталей проанализировал уже созданные машины. Пришел к убеждению: главное — наилучше сочетать вес, броню, оружие и скорость». В феврале 1938 года Ильюшин предложил свой проект «летающего танка» советскому правительству, которое полностью одобрило его идею. Опытный образец нового штурмовика совершил первый полет 2 октября 1939 года. Главной его особенностью являлся бронекорпус, практически полностью включенный в силовую схему планера. Он собирался из штампованных броневых листов двойной кривизны толщиной 4–8 мм и прикрывал все жизненно важные части самолета: двигатель, места экипажа из двух человек, топливную и масляную системы. Вооружение штурмовика составляли 4 крыльевых пулемета ШКАС, 1 подвижной ШКАС в задней кабине стрелка и 600 кг бомб на внутренних подвесках. На испытаниях самолет продемонстрировал несколько худшие летные данные относительно предусмотренных заданием и к тому же имел не очень хорошую управляемость. Вместе с тем военных не устраивали мощность наступательного стрелкового вооружения и дальность полета штурмовика. Все эти проблемы невозможно было решить только с помощью более мощного мотора, и поэтому в ОКБ решили отказаться, ради облегчения машины, от второго члена экипажа — стрелка. Дальнейшие события показали полную ошибочность этого решения. Серийные одноместные Ил-2 несли в крыле две 20-мм пушки ШВАК и два 7,62-мм пулемета ШКАС, а под крылом у них располагались подвески для восьми 132-мм реактивных снарядов. Бомбовая нагрузка не изменилась.