Pe-2 (航空機)
ShVAK20mm機関砲1門とUB12.7mm機銃2挺を胴体下部ゴンドラに追加装備した試作機。
Pe-2/M-82
M-82(シュベツォフ ASh-82)エンジン搭載の試作機。
Pe-2R
燃料搭載量を増やした3座の偵察機型。少数生産。
Pe-2Sh
地上攻撃機型。20mm機関砲2門、12.7mm機銃2丁または、各1ずつ混載した連装機銃2基を胴体下部に装備。
Pe-2VI
高高度戦闘機型。単座で操縦席は与圧され、エンジンはVK-107を搭載。
Pe-2UT
練習機型。Pe-2S、UPe-2とも呼ばれる。
Pe-3
長距離夜間戦闘機型。20mm機関砲2門、12.7mm機銃2挺を装備。207機生産。
Pe-3bis
改良型。ShVAK20mm機関砲2門(機首)、UBK12.7mm機銃2挺(翼内)、UBT12.7mm機銃1挺(後席)、ShKAS7.62mm機銃1挺(尾部)装備。152機生産。
Pe-4
戦闘機型。少数生産。
B-32
戦後チェコスロバキアで使用されたPe-2FT型。
CB-32
戦後チェコスロバキアで使用されたPe-2UT型。
爆撃任務の他には高速偵察機として全戦線で使用された。そのまま本機を偵察機として使用する部隊もあれば、Pe-2R型のように偵察任務に不必要な爆撃装備を外す改造を施す所もあった。 また本格的な戦闘機型であるPe-3とは別にГнейс-2(42年時のソ連製航空機搭載対空レーダー)を装備した夜間戦闘機型も生産されモスクワでの夜間航空戦に投入されてもいる。 海軍航空隊では多く使用され、偵察、爆撃、対潜哨戒を担う便利屋として特別海軍航空グループ(OMAG)の1部門を任された。 ソ連対日参戦でも多く運用され、8月9日までに555機(稼働状態525機)が現地に配備された。
赤軍以外での使用として。 ドイツ空軍が鹵獲した初期型7機がドイツ製部品による改造をへてフィンランド空軍に配備され、バルト海での哨戒に46年まで使用された。 44年にフランス人義勇パイロット達により本機によるラングドック爆撃機連隊が結成されるが、ソ連機の運用に慣れず不評であった、ドイツ降伏と共に解散。 44年、ソ連で3個連隊の本機からなるポーランド爆撃機師団が編成。しかし1945年5月末に戦闘準備が整ったため、実戦には参加せず。その後113機のPe-2と11機のUPe-2がポーランドに移管され、1951年まで使用された。 戦後に30機のPe-2と2機のUPe-2がチェコスロバキアに移管され、1951年2月まで運用された。 また、Pe-2はブルガリア(96Pe-2および2UPe-2)およびユーゴスラビア(123Pe-2および9UPe-2)に納入された。
なおNATOコードネームは『バック(鹿)』