Испытания продолжили на единственном оставшемся экземпляре. Путевую устойчивость "сотки" признали недостаточной и для устранения этого площадь килей увеличили (с 0,77 до 1 кв.м у каждого). У самолета нашли и другие недостатки. Гермокабина "усложняла пилотирование … и делала самолет доступным летчику выше средней квалификации". Испытатели были неудовлетворены и продольной устойчивостью, рекомендовав увеличить стреловидность передней кромки крыла (у опытного ВИ-100 она была очень небольшой). Для серии предложили также изменить угол установки стабилизатора, так как при полностью выпущенных щитках рулей "не хватало" для классической посадки "на три точки". Взлетно-посадочные качества истребителя оказались вообще не подарком. Повинны в этом оказались скоростные аэродинамические профили, принятые для крыла самолета. На малых скоростях они не создавали нужной подъемной силы, поэтому "сотка" отличалась высокой посадочной скоростью и затянутым взлетом. В сочетании с тенденцией "козлить" на посадке, от которой так до конца и не избавились, это создавало весьма неприятный для летчиков "букет". Всего за 34 полета на госиспытаниях налетали 13 часов и 25 минут. Заключение констатировало, что истребитель "100 с двумя моторами М-105 с двумя турбокомпрессорами ТК-2 и двумя гермокабинами" удовлетворяет всем требованиям задания, за исключением скорости (на всех высотах она была меньше на 10-20 км/ч). В своем акте специалисты НИИ ВВС писали: "Самолет "100" представляет собой наиболее удачное разрешение проблемы создания вооруженной машины с герметичной кабиной. Необходимо построить опытную серию самолетов "100"…
В сравнении с иностранными двухмоторными истребителями данные "сотки" действительно были очень неплохими. На средних и больших высотах советский самолет существенно превосходил и немецкий Мессер-шмитт Bf 110С, и французский По-тез 630, и английский "Бофайтер" I. По расчетам, выше 8000 м ВИ-100 должен был обгонять и отечественный истребитель И-200 (будущий МиГ-1), тоже оптимизировавшийся для больших высот, но не имевший ни турбо-наддува, ни гермокабины. Надо, правда, сказать, что ВИ-100 несколько уступал по мощи своего вооружения тем же Bf 1 ЮС и "Бофайтеру", оставаясь тем не менее в пределах требований того времени.
1 мая 1940 г. "сотку" гордо продемонстрировали на параде над Красной площадью. Стефановский сделал горку над мавзолеем (забыв убрать шасси). Сотрудникам Петлякова разрешили наблюдать за пролетом своей машины от центра города из "обезьянника"- плоской крыши здания КО-СОС, превращенной в место для прогулки заключенных и обнесенной решетками.
Но судьба самолета сделала вдруг резкий поворот. Объективная оценка современного состояния авиации потенциальных противников говорила о том, что в ближайшие годы не следует опасаться массового применения высотных бомбардировщиков. Имевшиеся за рубежом самолеты такого типа оставались еще очень "сырыми", недоведенными и непригодными для эксплуатации в строевых частях. В связи с этим отпадала и острая нужда в высотных истребителях. Последующий ход боевых действий в период Второй мировой войны показал правильность такой оценки. Ни одна из стран "оси" в годы войны не применяла массово высотные бомбардировщики. Мизерное количество имевшихся у немцев высотных самолетов Юнкере Ju 86Р, Ju 86R и Хеншель Hs 130, было использовано в основном для стратегической разведки. У Италии подобных машин не было, а японцы вообще не располагали тяжелой бомбардировочной авиацией. Первы-м"настоящим" серийным высотным бомбардировщиком, сочетавший гермокабины экипажа с турбонаддувом моторов, стал американский Боинг В-29 "Суперфортресс", появившийся на Тихоокеанском театре военных действий в 1944 г. Зато срочно нужна была замена СБ-основному фронтовому бомбардировщику ВВС РККА. Этот самолет, сконструированный еще в 1934 г. и серийно строившийся с 1936 г., явно устарел. Новый массовый средний бомбардировщик виделся нашим специалистам пикирующим. А "сотка" пикировала отлично - устойчиво и надежно. Заложенный в конструкцию десятикратный запас прочности делал возможным выход из отвесного пикирования на очень больших скоростях. И вот, в заключении НИИ ВВС записали: "…B целях использования высокой аэродинамики самолета "100" целесообразно создание на его базе пикирующего бомбардировщика без гермокабины. Необходимо построить опытную серию.Макет этого самолета предъявить на утверждение к 1 июня 1940 г…" Эта рекомендация круто изменила судьбу "сотки". На акте появилась резолюция начальника тогдашнего командующего ВВС Я.Смушкевича: "Акт утверждается с внесением поправки в заключение: самолет "100" в пикирующем варианте признать целесообразным для серийной постройки".
В итоге ВИ-100 превратился сначала в ПБ-100, затем в знаменитый Пе-2 - основной советский фронтовой бомбардировщик периода Великой Отечественной войны. Опытную "сотку" же летом 1941 г. передали в ВВС Черноморского флота, в 63-ю авиабригаду полковника Г.И.Хатиаш-вили. Она участвовала в боях в первые месяцы войны. Что с ней стало далее - неизвестно.
Пе-3 - первый серийный на испытаниях в НИИ ВВС (№391606).