29 января 1941 года совершил первый полёт «самолёт 103» (АНТ-58) - будущий фронтовой бомбардировщик Ту-2.

29 января 1941 года экипаж под командованием лётчика-испытателя М.А.Нюхтикова выполнил первый полёт на «самолёте 103» (АНТ-58), разработанном «103-й группой» авиаконструкторов под руководством А.Н.Туполева в тюремной «шараге» НКВД.
К сожалению, хотя этот самолёт в ходе испытаний продемонстрировал выдающиеся высотно-скоростные характеристики, развив в горизонтальном полёте максимальную скорость 636 км/ч – это было больше, чем у невооружённого и более лёгкого британского «Москито»! – тем не менее, отсутствие в серийном производстве двигателей АМ-37 номинальной мощностью 1400 л.с., не позволило развернуть своевременно выпуск этого самолёта. Менее мощные моторы АМ-35А шли на сборочные линии истребителей МиГ-3, а потребителями более мощных низковысотных двигателей АМ-38 – были штурмовики Ил-2. Причём последние, вскоре после начала войны, продемонстрировав высокую эффективность в поражении наземных целей в том числе на поле боя, вытеснили со сборочных линий «МиГи» и стали фактически единственными потребителями всех выпускавшихся двигателей Александра Микулина.
Единственный остававшийся «свободным» двигателем в это время был М-82А, но он был также недоведён, что со всей очевидностью показали испытания с ним одномоторных истребителей И-185, Як-7 и ЛаГГ-3. Однако у А.Н.Туполева не оставалось иного пути, как перепроектировать силовую установку своего бомбардировщика, получившего обозначение Ту-2 именно под эти моторы. Несмотря на большую мощность М-82 по сравнению с АМ-37 с новыми моторами Ту-2 почти не имел преимуществ по скоростным характеристикам перед уже хорошо освоенным в серийном производстве и во фронтовых частях пикирующим бомбардировщиком Пе-2. К этому надо добавить, что на пикировании Ту-2 был неустойчив из-за менее скоростного профиля крыла, а недостаточная прочность конструкции не обеспечивала выход из пикирования по коротким траекториям с высокими перегрузками, что автоматически заставляло повышать высоту сброса бомб, а это заметно ухудшало точность бомбометания. Все эти факторы отметил в своём отчёте по фронтовым испытаниям этой машины один из ведущих советских специалистов по бомбометанию с пикирования Дважды Герой Советского Союза генерал-лейтенант И.С.Полбин.
Как бы там ни было, но после устранения ряда выявленных недостатков и усиления вооружения (все пулемёты стали крупнокалиберными, а масса бомбовой нагрузки возросла до 3 тонн) выпуск Ту-2 был налажен в 1942 году на авиазаводе №166 в Омске. Серийное производство его серьёзно ограничивалось нехваткой моторов М-82А/АШ-82ФНВ, основная масса которых уходила на сборочные линии истребителей Ла-5 и Ла-7. Тем не менее, до конца войны было собрано свыше 800 бомбардировщиков этого типа, а после войны их производство было продолжено и было построено ещё около 2,5 тыс. этих самолётов.
В отечественной авиационно-технической литературе принято считать, что Ту-2 был лучшим фронтовым бомбардировщиком Второй Мировой войны, но в реальности это не так, так как по точности бомбометания с пикирования он уступал Пе-2 и немецкому Ju88. Последний также в своих последних модификациях сильно превосходил серийные Ту-2 по максимальной скорости (почти на 100 км/ч). Однако оборонительное вооружение у Ту-2 в отличие от «пешки» и «юнкерса» было заметно лучше. Правда, по этому показателю его существенно превосходили американские фронтовые бомбардировщики «Вентура», Мародёр» и «Митчелл». Серьёзным конкурентом выглядел «Бостон», обладавший существенным превосходством в высотно-скоростных характеристиках и также имевший мощное вооружение. Тем не менее, Ту-2 был вполне современным средним бомбардировщиком, вполне отвечавшей требованиям, предъявляемым к этому классу боевых самолётов в годы Второй Мировой войны.