В 1942 році кількість радянської авіації постійно зростала, також впроваджувались нові модифікації. Так в квітні-травні під час боїв за Керч відбувся бойовий дебют Пе-2 з великокаліберними кулеметами, які забезпечували кращий захист, хоча це і не врятувало радянські війська. Проте під Москвою вже формувались цілі дивізії Пе-2, спочатку було сформовано 204-у бомбардувальну дивізію з трьох полків, 223-ю з чотирьох, які незважаючи на втрати (1 Пе-2 на 14 вильотів) постійно доукомплектовувались і зберігали боєздатність. Під час оборони Сталінграду авіація була змушена діяти більш активно, що приводило до втрат і відведення частин в тил. Восени надходження нових Пе-2 дозволили створювати цілі корпуси Пе-2, які складались з двох дивізій по три полки. В грудні 1942 року в бій вступили 1-й бомбардувальний корпус на Калінінському фронті і 2-ий бомбардувальний корпус на Донському. 1-ий діяв під Ленінградом, а другий під Сталінградом, а пізніше на Кубані.