В целом серийные Ер-2 повторяли первую опытную машину. Нововведения касались технологических усовершенствований, присущих всякому серийному производству, некоторой перекомпоновки рабочих мест экипажа, совершенствования систем и агрегатов. Была, в частности, изменена носовая установка штурмана НУ-МВ-240, люковую установку ЛУ МВ-2 прикрыли обтекателем, верхнюю турель ТАТ-БТ закрепили в крайнем верхнем положении. К внешним отличиям серийных Ер-2 следует отнести увеличенный нижний люк штурмана, индивидуальные выхлопные патрубки двигателей, появление мачтовой антенны радиостанции внизу фюзеляжа и внешнюю весовую компенсацию рулей поворота. В таком виде Ер-2 строились, но строились достаточно медленно. Авиазавод №18 имел большой план выпуска ДБ-3. В 1940 году выпуск этих бомбардировщиков в Воронеже достиг пика и составил более 800 экземпляров. Кроме того, 18-му заводу было поручено освоение бронированных штурмовиков Ил-2, что также отнимало часть усилий заводского коллектива. Поэтому освоение Ер-2 шло не так быстро, как того хотелось. К началу нападения немцев те немногие самолеты, что были закончены производством, не успели войти ни в одно боеспособное соединение. 29 июня 1941 года началось формирование 420-й дальне-бомбардировочного полка на самолетах Ер-2. Этому полку предстояло вместе с 214-м авиаполком, вооруженным бомбардировщиками ТБ-7, войти в состав 81-й авиадивизии. Эта новая авиадивизия формировалась как специальное соединение с непосредственным подчинением Ставке Верховного Главнокомандования. Для выполнения особых задач были выбраны самые новые бомбардировщики Ер-2 и ТБ-7. Летный состав в дивизию подбирался в основном из опытных пилотов, немало было летчиков ГВФ и Главсевморпути. Командовать 81-й авиадивизией назначили М.В.Водопьянова. Костяк вновь сформированного 420-й ДБАП составил личный состав, прибывший из 100-го даль-небомбардировочного полка, базировавшегося в Орле. Командир 420-й ДБАП - полковник Н.И.Новодранов получил задачу в кратчайшие сроки получить на заводе Ер-2 и приступить к их освоению непосредственно на заводском аэродроме в Воронеже. Связано было такое решение с тем, что самолеты еще предстояло довести до полноценного боевого состояния. Много усилий совместно с заводскими специалистами пришлось приложить для отладки двигательных установок(по причине неудовлетворительной дренажной системы нередки были поначалу пожары двигателей в воздухе), управления, систем и вооружения. Подготовка к боевым действиям велась 420-м авиаполком в течение июля 1941 года. Активно осваивал в это время свои ТБ-7 412-й ДБАП полковника В.И.Лебедева. Ставка за новым формированием внимательно наблюдала, не забывал о спецбомбардировщиках и Сталин. 8 августа 1941 года он лично санкционировал ввод 81-й авиадивизии в боевые действия. Сделано это было не путем грозного приказа, а в виде тривиальной записки:
"Товарищу Водопьянову.
Обязать 81-ю авиадивизию во главе с командиром дивизии т.Водопьяновым с 9/VIII на 10/ VIII или в один из следующих дней, в зависимости от погоды, произвести налет на Берлин. При налете кроме фугасных бомб обязательно сбросить на Берлин также зажигательные бомбы малого и большого калибра' В случае, если моторы начнут сдавать на пути на Берлин, иметь в качестве запасной цели для бомбежки г.Кенигсберг.
8.8.41. И.Сталин".
Хотя, как уже отмечалось выше, личный состав 81 авиадивизии имел высокие летные навыки, боевая задача была поставлена очень сложная. Тем более, что это вообще был первый боевой вылет соединения. Для того, чтобы сократить протяженность маршрута, место старта назначили на аэродроме города Пушкин под Ленинградом. Отсюда до Берлина по прямой было 2700 км. Ранним утром 9 августа на аэродром 420-го ДБАП прилетел комбриг Водопьянов. Это было одновременно знакомство с личным составом полка и постановка боевой задачи. О том, что предстоит бомбить Берлин, не было сказано естественно ни слова. Полку было приказано находиться в боевой готовности и ждать команды для перелета ближе к линии фронта. Начало операции для экипажей Ер-2 началось с недоразумения. Сигнал к старту должен был поступить с пролетающего над аэродромом самолета У-2, из задней кабины которого должны были махнуть рукой. Передав вышеизложенное, комдив улетел. Через час с небольшим действительно появился У-2, и из задней кабины махали рукой (как оказалось впоследствии У-2 был случайный, мало ли их тогда летало, а махать в знак приветствия вообще считалось правилом).
Летчики 421-го ДБАП, Подмосковье, осень 1941 г.
421-й ДБАП, снимок "лучшего экипажа" - ст. лейтенанта Бойко (слева первый)
После подачи сигнала 26 Ер-2 взлетели и построившись в кильватер трех эскадрилий, взяли курс на Ленинград. На маршруте попали в сплошную облачность, в результате самолет летчика Петелина потерпел катастрофу. На следующий день пилотам Ер-ов была поставлена боевая задача: в ночь на 11 августа нанести бомбовый удар по Берлину. Для выполнения задания были отобраны 16 наиболее подготовленных экипажей. На внутренней подвеске самолетов загрузили по семь стокилограммовых фугасок. Так как взлетать двум полкам предстояло одновременно, бетонную полосу отдали ТБ-7, Ер-2 досталась, таким образом, грунтовая полоса. Это было не самое лучшее решение. Еще в период испытаний опытного самолета отмечался долгий разбег самолета, теперь эксперимент предстояло ставить в боевой обстановке - а вдруг получится. Первым стартовал командир первой эскадрильи капитан А.Г.Степанов, за ним зам.комэска лейтенант В.М.Малинин, следующим лейтенант Б.А.Кубышко. Четвертый взлетающий по счету Ер-2 влетел в гигантскую пыльную тучу и скрылся из глаз провожающих. Затем послышался удар, треск, и грохот двигателей прервался. Самолет младшего лейтенанта А.И.Молодче-го не смог набрать необходимую для отрыва скорость, врезался на границе аэродрома в дренажную канаву и снес шасси. Взрыва бомб чудом не произошло.