V lete roku 1938 dostala konštrukčná kancelária V. M. Petľakova požiadavku na konštrukciu dvojmotorového rýchleho výškového stíhacieho lietadla. K zalietaniu prototypu došlo v decembri 1939 avšak skúšky pokračovali do mája 1940. Následne boli ďalšie práce zastavené a na základe vyhodnotenia bojov Luftwaffe v Poľsku bola zadaná požiadavka na zmenu konštrukcie na strmhlavý bombardér. Táto obmena sa prejavila najmä inštaláciou brzdových klapiek pre strmhlavé bombardovanie. Takto upravené stroje sa začali vyrábať už v polovici roku 1940. V dôsledku evakuácie priemyslu pred Nemcami bolo vo väčšom počte lietadlo dodávané až od roku 1942. Časom bol Pe-2 modernizovaný, aby sa zlepšila ochrana pred nemeckými stíhačkami. Bola zosilnená strelecká výzbroj, nová verzia Pe-2 FT, kde písmená FT vyjadrovali „Frontovoje Trebovanie (Frontová Potreba),“ dostala novú otočnú vežu s guľometom UBT kalibru 12,7 mm, ktorý nahradil predtým používaný ŠKAS kalibru 7,62 mm. Takto boli vymenené aj guľomety v ostatných častiach lietadla. Ďalej bolo zlepšené pancierovanie pilotného priestoru, nosné plochy dostali aerodynamicky lepšie kryty motorov. Lietadlá vyrábané od februára 1943 boli poháňané výkonnejšími motormi Klimov VK-105PF s výkonom 927 kW (1260 k). Rýchlosť sa tak zvýšila o 40 km/h. Vo verzii Pe-2 VI bolo lietadlo prestavané na stíhač, takto upravené lietadlá boli zaradené do výroby ako Pe-3/Pe-3 bis. Celkovo bolo vyrobených 11427 exemplárov rôznych obmien.
Bojové použitie
Lietadlá Pe-2 boli Červenej armáde k dispozícii už pri prepadnutí Sovietskeho zväzu nacistickým Nemeckom, ale veľká časť z nich bola zničená. K väčšiemu bojovému nasadeniu došlo v júli 1941 v bitke o Smolensk. Pe-2 boli počas vojny základným frontovým bombardérom s pôsobnosťou na celej frontovej línii, niesli veľkú časť bojovej činnosti. Po ukončení bojov v Európe boli použité k útoku na Japonsko v auguste 1945. V priebehu druhej svetovej vojny slúžilo niekoľko Pe-2 vo fínskom letectve, koncom vojny niekoľko týchto lietadiel dostala 1. česko-slovenská zmiešaná letecká divízia. Po ukončení vojny slúžili Pe-2 v letectve Bulharska, Juhoslávie, Poľska a Československa.
Prehľad verzií
PB-100 - prototyp
Pe-2 - prvá produkovaná verzia
Pe-2B - štandardná verzia bombardéra
Pe-2D - trojmiestny bombardér, s dvoma motormi VK-107A
Pe-2FT - hlavný produkovaný typ, v ČSR známy ako B-32
Pe-2FZ - pár kusov
Pe-2I - vylepšená verzia Vladimírom Mjasiščevom, 5 vyprodukovaných kusov
Pe-2K - pár kusov
Pe-2K RD-1 - jeden Pe-2K s raketovým motorom RD-1
Pe-2M - verzia Pe-2I s ťažšou výzbrojou
Pe-2MV - vyzbrojený s 20mm kanónom, dvoma 12,7mm guľometmi a jedným 7,62mm guľometom
Pe-2R - trojmiestne prieskumné lietadlo, s väčším doletom.
Pe-2S - dvojmiestna výcviková verzia
Pe-2Š - PB-100 s dvoma 20mm kanónmi a jedným 12,7mm guľometom
Pe-2VI - stíhačka pre veľké výšky
Pe-2UTI - výcviková verzia, v ČSR známa ako CB-32
Pe-2 Paravan - verzia proti balónovým prehradeniam