Таким образом, к весне 1942 г., за исключением разведывательных частей, на Пе-3 летали только два полка - 95-й иап и 9-й бап. Последний, базировавшийся на Центральном аэродроме в Москве, выполнял особые задания по эскортированию транспортных самолетов с высокопоставленными пассажирами. В июне-июле 1942 г. его полностью перевооружили Пе-Збис. 95-й иап 1 марта передали морской авиации; в это время полком командовал майор А.В. Жатьков. Сосредоточение Пе-3 на Северном флоте должно было усилить истребительное прикрытие проводки союзных конвоев. Поставки техники и вооружения из Великобритании и США постоянно увеличивались и начали играть очень важную роль, в первую очередь, для северного участка советско-германского фронта. Ни один советский истребитель не обладал такой дальностью, как Пе-3. Кроме того, два мотора увеличивали безопасность в длительных полетах над морем. И, наконец, наличие на борту штурмана и более совершенных, чем у одномоторных истребителей навигационных приборов ( к сожалению без радиокомпаса) упрощали навигацию в открытом море.
95-й иап разместили в Ваенге, на основной базе ВВС Северного флота. Около месяца "сухопутные" летчики переучивались в "моряков". Экипажи тренировались ориентироваться только по приборам, опознавать боевые корабли различных типов, осваивали тактику атаки на них. Только в середине апреля Пе-3 начали боевые операции , причем сперва их посылали наносить уже привычные удары бомбами и реактивными снарядами. 15 апреля 1942 г. четыре истребителя (ведущим летел капитан В.А.Куликов) бомбили порт Линахамари. По советским данным, транспорт водоизмещением 4000 т затонул, были повреждены другие суда и портовые сооружения. 20 апреля одиночный Пе-3 капитана В.С.Стрельцова потопил вражеский танкер. Он поджег его бомбами и добил реактивными снарядами. Ожидая подхода очередного конвоя, PQ15, ВВС Северного флота нанесли удары по ряду аэродромов 5-го воздушного флота немцев. 23 апреля одна эскадрилья атаковала Луостари, оставив на земле гореть 16 самолетов врага. Еще один, Bf 109, был сбит в воздухе.
26 апреля семь Пе-3 отправились штурмовать Хебугтен. Их встретили 23 "мессершмитта". Не растерявшись, капитан Б.Шипилкин встретил противника на подходе залпом РСов. Бросившись врассыпную, немецкие истребители позволили "пешкам" прорваться к летному полю и осуществить прицельное бомбометание. Впоследствии опросами пленных достоверно установили, что были уничтожены четыре Ju 87, один Ju 88, один Bf 109 и повреждено еще около 20 машин, разрушены два барака и два ангара, погибло 15 человек летного и наземного состава. Но на отходе группы немецкие летчики рассчитались, сбив пять Пе-3 из семи. 29 апреля 95-й иап непосредственно занялся прикрытием конвоя. Двухмоторные истребители благополучно встретили его на пределе своего радиуса действия и довели до горла Белого моря. На севере Пе-3 нашли немало новых областей применения. Например, в том же апреле 1942 г. их использовали для сброса грузов разведгруппе, находившейся в тылу противника. Контейнеры подвесили на подкрыльных бомбодержателях. Быстроходные Пе-3 выполнили задание и вернулись без потерь.
В дальнейшем боевая деятельность 95-го иап была весьма разнообразная. Его самолеты продолжали периодически навещать расположение немцев, сбрасывая бомбы и обстреливая цели из пушек и пулеметов, прикрывали свои корабли и транспорты в базах и в открытом море, осуществляли противолодочное патрулирование. Это не описка: в связи с отсутствием у советского флота специальных противолодочных самолетов, для поиска субмарин "кригсмарине" посылали все что угодно, в том числе и Пе-3. Их дооборудовали подвеской четырех бомб ПЛАБ-100 с гидростатическими взрывателями. ПЛАБ-100 сбрасывались с парашютами, погружались рядом с целью и взрывались на заданной глубине. Но эксперимент оказался неудачным. Двухмоторные истребители были неудобны для противолодочного поиска из-за большой скорости (обрывало парашюты ПЛАБ-100, да и прицелиться такой бомбой было нелегко), плохого обзора и малочисленности экипажа. Несколько лодок с Пе-3 действительно обнаружили, а в двух случаях обстреляли пушечно-пулеметным огнем и ракетами. Но ни одной субмарины потопить или даже существенно повредить не удалось.
16 мая четыре Пе-3 потопили немецкий эсминец класса "Т". Он получил несколько прямых попаданий стокилограммовок, а затем реактивных снарядов.
В июле 1942 г. 95-й иап участвовал в прикрытии остатков разгромленного немцами конвоя PQ 17. Самолеты летали с передовой площадки на берегу, с деревянной взлетно-посадочной полосы, делая 2-3 вылета в цель. Ночью Пе-3 не летал - не имелось оборудования для ночной посадки. В случаях, когда истребитель не успевал вернуться засветло, обычным исходом была авария или катастрофа. Транспорты конвоя PQ 17 разбрелись поодиночке и мелкими группами и одной из функций истребителей являлось их обнаружение и наведение кораблей охранения.
Неудачная посадка Пе-3
В процессе подготовки к проводке конвоя PQ 18 в состав Отдельной морской авиагруппы (ОМАГ) на Северном флоте передали еще два полка, получившие новые Пе-Збис, - 13-й и 121-й иап. Они воевали на двухмоторных истребителях сравнительно недолго. 13-й иап уже принял участие в защите PQ 16 и встречного QP 14 (чуть раньше). Конвой PQ 18 обнаружил экипаж К.Усенко из 13-го иап 16 сентября. С этого момента трое суток суда сопровождали только Пе-3 - одномоторным истребителям не хватало дальности. Конвой прикрывали 23 Пе-3, летавших четверками. Из-за нехватки самолетов и экипажей иногда выполняли по два четырехчасовых полета с перерывом всего в 15 минут. 18 сентября немецкие торпедоносцы дважды пытались прорваться к охраняемым судам. В ходе этих двух атак советские истребители сбили один Ju 88 и подожгли четырехмоторный FW 200С (в последнем случае опять отличился экипаж Усенко). Всего немцы задействовали 62 самолета, но лишь одна торпеда попала в цель, повредив американский транспорт "Кентукки" (его добили корабли охранения). Один Пе-3 был поврежден в бою, еще два поломались на посадке в сумерках. Судьба поднесла 13-му иап грустный подарок. Группа Пе-3 попала в снежный заряд и разбрелась. Кто сел на "пузо", кто прыгнул с парашютом, а кто просто разбился. От полка осталась горсточка машин. 5 ноября его расформировали, пополнив уцелевшими машинами и частью экипажей 95-й иап.