Prvý prototyp s interným označením CKB-55 (armádne označenie bolo BŠ-2), vzlietol 2. októbra 1939. Unikátom jeho konštrukcie na tú dobu bolo pancierovanie, ktoré sa začínalo pancierovým kužeľom vrtule a končilo až za sedadlom pilota, kde sa neskôr nachádzal strelec guľometu. Krídla boli celokovové a iba zadnú časť trupu tvorilo drevo. Stroj poháňal motor Mikulin AM-35. Napriek slušným letovým vlastnostiam bol stroj armádou kritizovaný za malú rýchlosť a slabú výzbroj. Bol požadovaný jednomiestny, lepšie pancierovaný stroj, s výzbrojou najmenej dvoch kanónov a dvoch guľometov, so zväčšeným doletom a možnosťou niesť bomby. Kabína bola upravená na jednomiestnu a stroj sa musel spoliehať na ochranu sprievodných stíhačiek. Upravený prototyp CKB-57, bol poháňaný silnejším motorom AM-38 a vzlietol 12. októbra 1940. Už pred ukončením skúšok bol uznaný za spôsobilý pre sériovú výrobu a zavedený do výroby. Prvé stroje sa dostali k jednotkám už pred napadnutím ZSSR v máji 1941. Za jediný mesiac, ktorý zostával Sovietskemu zväzu do začiatku vojny nemohlo byť preškolenie pilotov ešte ani poriadne rozbehnuté, čo malo spočiatku spolu s absenciou stíhacej ochrany v prvej fáze bojov za následok katastrofické straty v bojoch so stíhačmi Luftwaffe. Bolo evidentné, že bude opäť nutné zasiahnuť do konštrukcie a spraviť miesto pre zadného strelca, navyše kvôli narastajúcemu nedostatku hliníka sa začal trup a neskôr aj krídla vyrábať z dreva. To však malo za následok zvýšenie hmotnosti a tým aj pokles výkonov. Potreba pasívnej obrany však bola natoľko naliehavá, že ešte pred zavedením modernizovaného Il-2m3 do výroby, bolo nespočetné množstvo jednomiestnych Il-2 v poľných podmienkach upravených tak, aby mohli niesť aj palubného strelca, ovládajúceho veľkorážny guľomet UBT. Počas vojny sa paleta typov ďalej rozširovala. Laborovalo sa najmä s výzbrojou. Na konci vojny bola zavedená modernizovaná verzia Il-10.