Всего выпущен 6831 самолет СБ различных модификаций. Они широко использовались в боях в Испании и Китае, на Халхин-Голе и в Финляндии, в сражениях 1941–1943 годов Великой Отечественной войны.

СБ, конечно, был очень полезной, но ограниченно модернизируемой машиной. Немецкий Хе-111 (He 111), совершивший первый полет всего на четыре месяца позже СБ, успешно модернизировался до осени 1944 года, мог нести до 2,5 тонны бомб, имел достаточно хорошую скорость (до 415 км/ч) и отличное оборонительное вооружение. Среди советских асов лишь Герой Советского Союза А. Н. Дергач и выдающийся летчик-истребитель М. Ф. Манулин, пропавший без вести в октябре 1943 года и, по-видимому, по этой причине не удостоенный заслуженного им высокого звания Героя, имеют по шесть лично сбитых машин этого типа, еще семь человек записали на свой счет по пять «хейнкелей»… Удивительно, но ни одной машины этого типа не сбил великий А. И. Покрышкин. А ведь выпущено «хейнкелей» было больше, чем СБ, — около семи тысяч штук. Столь же успешно модифицировался и немецкий До-17 (Do 17), полный ровесник СБ (первый полет 23 ноября 1934 года), вылетавший на боевые задания до конца войны.

Проектирование тяжелого бомбардировщика — четырехмоторного самолета под рабочим названием АНТ-42 (ТБ-7, Пе-8) было поручено в июле 1934 года бригаде В. М. Петлякова ОКБ А. Н. Туполева. По своему назначению разрабатываемый самолет считался скоростным тяжелым бомбардировщиком дальнего действия. Надо ли говорить, что проектирование большой четырехмоторной машины всегда было задачей исключительно сложной, ответственной и дорогостоящей.

В конце 1934 года, после нескольких уточнений, были определены требования к самолету. Скорость машины должна была составлять 400 км/ч, дальность полета — 1200–3800 километров, грузоподъемность — две тонны, практический потолок — 12000 метров.

Опытный экземпляр бомбардировщика, получившего обозначение ТБ-7, был изготовлен осенью 1936 года. Летные испытания, начавшиеся 26 декабря того же года, подтвердили основные расчеты конструкторов. Тем не менее коллектив продолжал совершенствовать новый самолет, готовя его к серийному производству.

Заметим, что стоимость машины оказалась очень высокой. Сталин, справедливо полагавший экономические характеристики важнейшими критериями боевых машин, из-за этого отнесся к самолету прохладно. Высокая стоимость машины была главной причиной ее малой серии. Фактически АНТ-42, или Пе-8, был первым туполевским самолетом, имевшим законченные аэродинамические формы.

В октябре 1937 года, в разгар доводочных работ над этой великолепной, опережавшей свое время машиной, последовал арест Андрея Николаевича.

В июле 1938 года состоялся первый полет самолета-дублера, конструкция которого была несколько изменена. В акте полетных испытаний ТБ-7 отмечалось, что во время полета на высоте 10–11 тысяч метров самолет малоуязвим для истребителей противника. Высокая маневренность машины на высотах до 10 тысяч метров обеспечивала прицельное бомбометание и малую уязвимость машины от огня зенитной артиллерии. По результатам испытаний НИИ ВВС принял решение немедленно начать массовый серийный выпуск ТБ-7.

Производство двух первых опытных самолетов велось в Москве на заводе опытных конструкций, для серийного производства был определен завод в Казани. Несмотря на положительное решение комиссии по итогам испытания самолета, действительно массовое его производство так и не было организовано. Во многом это было связано с тем, что в то время не было полной ясности в вопросе, насколько необходим армии тяжелый бомбардировщик. Еще одним осложняющим условием являлся тот факт, что на изготовление самолета шло много дефицитного дюралюминия. Таким образом, самолет производился несколькими мелкими сериями.

Размеры и конструкция самолета не менялись за время его существования. Размах крыла составлял 39,01 метра, площадь — 188,68 м ², длина самолета — 23,59 метра.

Сверху центроплана находились кабины экипажа, снизу — бомбовый отсек. Под центропланом самолета также оборудовались наружные бомбодержатели. В носовой части фюзеляжа устанавливалась вращаемая пулеметная башня. Также за двумя центральными мотогондолами, в корме и в фюзеляже располагались установки оборонительного вооружения. В кабине места летчиков расположены одно за другим и закрыты продолговатым фонарем, немного сдвинутым к левому борту.

В качестве силовой установки на большинстве самолетов использовались четыре V-образных 12-цилиндровых карбюраторных двигателя жидкостного охлаждения АМ-35А по 1200 л. с. каждый.

По первоначальному замыслу должно было быть пять двигателей: пятый, размещенный внутри фюзеляжа, приводил в действие компрессор, нагнетавший воздух в двигатели маршевой группы, повышая таким образом высотность самолета.

Имели место попытки применения дизельных авиадвигателей М-40 конструкции А. Д. Чаромского. Однако дизели порой неожиданно останавливались из-за того, что подачу топлива летчик задавал вручную, сообразно оборотам двигателей. Это приводило к остановке турбокомпрессоров и двигателей, а запустить их можно было только на высоте менее 1500 метров.

С бомбовой нагрузкой в две тонны, при полной заправке топливом, максимальная дальность полета Пе-8 с лучшими из стоявших на этой машине двигателями М-82 составляла 5800 километров. Максимальный взлетный вес машины достигал 35 тонн.

В отдельных случаях дальность полета могла быть существенно повышена. К примеру, для организации перелета Молотова в Англию и США в 1942 году на самолете были установлены дополнительные баки и кислородные баллоны, для повышения веса топлива часть оборонительного вооружения сняли.

Максимальная бомбовая нагрузка Пе-8 составляла четыре тонны, однако даже в перегруженном состоянии самолет не терял своих основных показателей. Это позволило в 1943 году разработать специально для этого бомбардировщика пятитонную бомбу ФАБ-5000. Эта бомба в бомбовый отсек полностью не помещалась, поэтому самолеты, снаряженные этой бомбой, летали с незакрытыми створками бомболюка.

Бомбардировщик имел несколько официальных названий: АНТ-42, ТБ-7, даже Не-2 (по фамилии И. Ф. Незваля, назначенного главным конструктором после ареста В. М. Петлякова, но это наименование сохранилось только в служебных документах), в 1942 году, после гибели В. М. Петлякова, бомбардировщику официально было присвоено наименование Пе-8.

В период Великой Отечественной войны Пе-8 применялись в основном для дальних рейдов в тыловые районы Германии, Польши, Венгрии, Румынии, Финляндии. Иногда, достаточно редко, Пе-8 наносили удары по целям в прифронтовой полосе.

19 мая 1942 года этот самолет перевез советскую делегацию во главе с В. М. Молотовым над оккупированными странами Европы на переговоры в Великобританию и в США.

За успешный перелет пилоту и обоим штурманам: Э. К. Пусэпу, А. П. Штепенко и С. М. Романову было присвоено звание Героев Советского Союза. Второй пилот В. М. Обухов, бортмеханики А. Золотарев и В. Дмитриев награждены орденами Ленина. Позднее В. М. Обухов за боевую работу был удостоен звания Героя Советского Союза.

Четырехмоторный Пе-8 для своего времени, как большинство других самолетов Туполева и его соратников, был в числе лучших образцов мировой авиации.

В 1936 году командование ВВС объявило редкий в те годы «конкурс на осуществленный в натуре моноплан-разведчик и ближний бомбардировщик под условным девизом „Иванов“». Над заданными самолету тактико-техническими характеристиками (ТТХ) трудились сразу три конструкторских бюро — И. Г. Немана, Н. Н. Поликарпова и А. Н. Туполева. Новый самолет должен был сменить имевшиеся на вооружении устаревшие штурмовики-разведчики бипланы Р-5 и Р-Зет.

Туполев с энтузиазмом взялся за проект: на основе полученного задания разработал общую концепцию самолета, вместе с Б. М. Кондорским прорисовал и выбрал общие виды и передал детальную разработку самолета в конструкторскую бригаду П. О. Сухого, прекрасно зарекомендовавшего себя как начальник бригады, отвечавшей за проектирование АНТ-25.