Voo de testes mostraram que a aeronave sofria de baixa velocidade, estabilidade, enquanto a fuselagem, com um grande compartimento de bombas, foi sujeito a flexão, resultando em um reforço na cauda e na fuselagem, sendo a integridade estrutural assim fortalecida. Os motores AM-37, enquanto que o desenvolvimento dos anteriores motores AM-35, provou ser confiável, apesar de existirem planos para motores alternativos, como o Shvetsov M-71, motores radiais M-82  e o Charomskiy ACh-30 de motor a Diesel, embora nenhuma dessas alternativas fossem equipadas. A invasão alemã da União Soviética em 1941 levou ao final da produção do DB-4, com as fábricas a evacuar a produção de Moscovo para o Oriente, VVS ordenou ao departamento a concentrar-se no urgentemente nos necessários Il-2 e no Il-4. Os dois protótipos continuaram em uso como bancada de ensaios para a ajuda ao desenvolvimento de versões melhoradas do Il-4 e, mais tarde, o bombardeiro Ilyushin Il-6.