蘇聯空軍
在蘇德戰爭爆發後，本機即受到重視和大量生產，因為Pe-2有較高速度和高度，能滲透德國的防空系統進行阻截德國增兵，而且修改型Pe-3是蘇聯開戰初期唯一能攔截德國高空轟炸機的戰鬥機受到蘇聯空軍好評，成為在以中低空輕戰鬥機為主的蘇聯空軍中的另類選擇。