逐渐稳定，但是在租借法案援助的飞机性能皆超越Pe-8的情况下，这款飞机的存在价值降低，并且在1944年春季之后退出第一线作战任务。除了轰炸任务以外，Pe-8于其他领域较为突出的事件是在1942年5月19日至6月13日载运苏联外交部长莫洛托夫代表团自莫斯科飞往伦敦及华盛顿特区与盟军谈判开辟第二战场的相关事宜，途中经过德国领空没有遭遇任何阻拦。二战后，残余的Pe-8于战争结束后转用运输业务并服役到50年代末期退役。