Интенсивные боевые операции позволили выявить многие слабые места ДБ-3. В первую очередь резкой критике подверглась низкая надежность моторов М-87. Только 20% двигателей выработали заданный ресурс. Остальные вышли из строя из-за поломки нагнетателей и прогара поршней. Приходилось эксплуатировать моторы на пониженных оборотах, теряя тягу и, соответственно, скорость, щадя их ресурс. Форсирование М-87 резко ускоряло их выход из строя. В январе 1940 г. заместитель начальника ВВС Смушкевич докладывал наркому Ворошилову. что за четыре боевых вылета трех полков вышли из строя 34 двигателя. из них 15 – в воздухе. Недостаточно прочными оказались узлы крепления амортизаторов убирающихся лыж. Часто выходил из строя обогрев трубки Пито. Всасывающие патрубки забивались снегом на взлете и посадке. Текли клепаные швы бензобаков. Из полков жаловались на плохой обзор из штурманской кабины. Просили переделать сиденье, а то штурману почти весь полет приходится проводить полустоя.

1* Без учета списанных по актам технического состояния.

2* Первоначально 12-я АЭ.

3* Бомбардировщиками ДБ-3 была оснащена только 4-я эскадрилья.

4* Бомбардировщиками ДБ-3 были оснащены только 1 -я и 2-я эскадрильи.

Выявилось много эксплуатационных недостатков. Например, немало досаждало механикам то, что многочисленные пробки бензобаков были неодинаковыми, и в добавок отворачивались разными ключами. Чтобы добраться до аккумулятора, механику надо было влезть в нижний люк. Но в военное время там постоянно стоял пулемет. На ДБ-3 конструкторы не предусмотрели общего рубильника электросистемы. Из-за этого аккумуляторы начинали разряжаться еще на стоянке.

Очень неудобно разместили некоторые элементы оборудования. Например, для того чтобы сменить выключатель на щитке летчика, двум техникам приходилось работать целую ночь. А на улице было -35°С!

Даже в условиях полного господства советской авиации в воздухе удалось сделать некоторые выводы об обороноспособности и боевой живучести ДБ-3. В отчете Отдельной авиагруппы записано: «Самолет ДБ-3 по своей живучести от повреждений зенитным огнем и обстрелом истребителей показал себя с хорошей стороны.». Один из бомбардировщиков 53-го полка вернулся на базу со 163 пробоинами и пятью пробитыми баками. Тем не менее, через двое суток он вновь был в строю. Большое количество бензобаков, рассредоточенных по крылу, оценивалось двояко. С одной стороны, при пробитии одного – двух баков вытекала довольно небольшая часть горючего. С другой – вероятность попадания в них увеличивалась. Протекторы хорошо затягивали отверстия от обычных пуль, но не спасали от бронебойных и зажигательных. Именно от пожаров в воздухе 27-я бригада понесла основные боевые потери.

Командование Северо-западного фронта, анализируя причины потерь, рекомендовало ОКБ сгруппировать баки вместе, прикрыть броней, снабдить эффективной системой наддува инертным газом, обеспечить аварийное сбрасывание баков. Выступая на совещании в ЦК ВКП(б) в апреле 1940 г. командующий ВВС Северо-западного фронта Птухин говорил: «Одним из недостатков нашей авиации является большая уязвимость бомбардировочных самолетов, особенно ДБ. Плоскость имеет 14 бензобаков и при стрельбе противника специальными пулями машина быстро загорается. Машина должна быть более живучей. Конструкторам следует подумать над этим вопросом». Немного раньше, в феврале, Птухин даже предлагал вообще переместить баки в фюзеляж, а бомбы – в консоли.

Уже в ходе боев на ДБ-3 ставились бронеспинки пилотских сидений. Стрелкам пытались одеть бронированные нагрудники, такие нагрудники спроектировал НИИ-46 НКСП. Изготовили партию из 100 штук. Из частей доложили, что работать в них крайне неудобно – мешают пользоваться люковым пулеметом, не дают перезаряжать верхний и даже мешают вращать турель. Устанавливали также углекислотные установки на те многочисленные машины, на которых их не смонтировали на заводах. На тех самолетах, где наддувались только консольные баки, в частях самостоятельно переделывали систему. включая в нее и центропланную группу. Применение углекислоты оказалось весьма эффективным.

Война с Финляндией, в которой впервые в больших количествах использовали дальние бомбардировщики Ильюшина, дала возможность приобрести, пусть и ценой серьезных потерь, богатый опыт их боевого применения. Были внесены необходимые коррективы в программы обучения экипажей, предъявлены новые требования к совершенствованию материальной части. Повысились требования к подготовке штурманов, летчиков и стрелков. Стали осваивать полеты ночью и в облаках, а это потребовало совершенствования навигационного оснащения. Учились отыскивать малоразмерные цели, ориентироваться с высоты. Усовершенствовалась тактика. Очень много финская война дала для освоения боевых действий в зимних условиях. Наземный состав получил хорошую практику работы зимой на полевых аэродромах, освоил способы быстрой подготовки техники и полевого ремонта повреждений.

Накопленный опыт сказался в проводившихся в 1940-41 годах программах модернизации парка дальних бомбардировщиков. Выпуск модификации ДБ-ЗБ уже практически прекратился, но вплоть до начала Великой Отечественной войны вносились усовершенствования в находившиеся в частях машины. Опыт финской войны привел также к некоторой переоценке требований к т.н. «большой модернизации» ДБ-3, приведшей к появлению модификации ДБ-ЗФ.