Hävittäjän kehittely eteni kuitenkin pitkälle kunnes Saksan ja Neuvostoliiton lähentyminen toi koneelle uusia vaatimuksia. Vuonna 1939 natsi-Saksan ja Neuvostoliiton liennytyskauden (Molotov–Ribbentrop-sopimus) aikana tapahtui muun muassa tutustumisvierailuja maiden ilmavoimien välillä. Tällöin Neuvostoliiton upseerit kiinnostuivat Junkers Ju-87 Stukan (joihin neuvostoupseerit olivat tutustuneet jo Espanjan sodassa) tai mahdollisesti uuden raskaan syöksypommittajan Junkers Ju 88:n esitysten vuoksi Saksan syöksypommikoneista. Tuloksena Pe-2:n spesifikaatioon lisättiin syöksypommitus. Suunnittelussa havaittiin, että Pe-2:n lentoonlähtöpaino 1 000 kg pommikuormalla olisi 9 200 kg. Suunnittelun tulos ei enää ollut hävittäjälentokone. Pe-2-koneesta lähdettiin toukokuussa 1942 kehittämään vain syöksypommittajaa. Sen turboahtimet, paineistettu ohjaamo ja niin edelleen poistettiin.