Первые серийные самолеты Ту-2 2М- 82ФН были направлены в 47 ГДРАП. Этот полк из района Смоленска в 1944 году на новых Ту-2 начал летать на разведку в район Берлина. В предверии готовившейся операции по освобождению Белоруссии полк получил приказ подготовить фотопланшет – план германской столицы. Задание было выполнено к 24 апреля 1944 года. Берлин занимал большую площадь, и сфотографировать его одному экипажу было не под силу. Первый Ту-2 с подвесными баками поднял со смоленского аэродрома комэск А.Дрыгин. Без происшествий он долетел до германской столицы и не взирая на сильный зенитный огонь, пролетел над центром Берлина, выполнив свою задачу. Вслед за первой машиной на разведку Берлина были направлены еще два самолета-разведчика: Е.Мелаха и К.Дунаевского, они дофотографировали весь Берлин и его окрестности. На изготовленном из трех разведфильмов планшете – плане Берлина были указаны обнаруженные линии обороны противника, зенитные установки и вся сеть действующих аэродромов. Весной 1945 года полк снова был привлечен к разведывательным полетам над германской столицей. В этих последних полетах над Германией самолеты полка впервые столкнулись с реактивными Ме-262, но потерь от них не было. Помимо полетов на разведку самолеты полка, в том числе и Ту-2, привлекались для бомбардировочных ударов. Самолеты летали на бомбежку с истребительным прикрытием. Первое время не обошлось без казусов. Летчики 28 ГИАП, летавшие на американских "Аэрокобрах", взлетая на сопровождение Ту-2, несколько замешкались на взлете, а затем не смогли догнать Ту-2, которые они должны были прикрывать.
Массовое применение бомбардировщиков Ту-2 2М-82ФН началось летом 1944 года. К этому времени удалось полностью оснастить новыми Ту-2 334 БАД под командованием полковника И.П.Скока. В дивизию входили три полка: 12 БАП, 132 БАП и 454 БАП.
12 БАП был выведен в конце 1943 года под Москву, в Кубинку, где начал получать и осваивать новые Ту-2. М.П. Васякин, которого прекрасно знали в ОКБ, часто ездил туда по вопросам доводки новых машин, там он встречался с А.Н.Туполевым, который к нему очень хорошо относился, еще со времен испытаний "103В". В конце апреля 1944 года полк был полностью укомплектован людьми и техникой и вошел в состав 334 БАД. В начале мая 1944 года 12 БАП перебрасывается на Ленинградский фронт (аэродром Углово).
132 БАП в апреле 1943 года был выведен с Юго-Западного фронта для переформирования в г.Йошкар-Ола. На Центральном фронте оставалась небольшая группа полка, выполнявшая разведывательные полеты на Ту-2 и трофейных Не-111. После переформирования и оснащения новыми Ту-2, полк в июне 1944 в составе 334 БАД перебрасывается на Ленинградский фронт. В начале июня в составе трех полков 334 БАД имелось 87 Ту-2, из которых 74 были исправны. 334 БАД формировалась как резерв Ставки Верховного командования. Ввод дивизии в бои происходил под непосредственным контролем Сталина. Командованию ВВС очень хотелось использовать Ту-2 при штурме мощных укреплений на Карельском перешейке, в том числе и "Линии Манергейма". Однако Верховное командование КА хотело, чтобы противник не знал о наличии у нас целого соединения новейших Ту-2 до начала Белорусской наступательной операции. Достоинства Ту-2, по сравнению с другими бомбардировщиками ВВС КА, были столь велики (большой радиус действия, возможность вылетать днем без истребительного прикрытия, наносить удары бомбами ФАБ-1000), что, в конце концов, Верховный согласился на применение Ту-2 в Карелии, приказав беречь 334 БАД "как зеницу ока". В ходе боевых действий Сталин постоянно запрашивал Главкома ВВС А.А.Новикова о работе Ту-2. 9 июня 1944 года в 8 часов утра началась Выборгская операция. За день по железнодорожным узлам, мостам, штабам и резервам противника в районах Кивиниема, Валкяри, Кивеннапа нанесли три массированных удара соединения советских ВВС. В этих налетах участвовало свыше 600 бомбардировщиков, не считая штурмовиков. Как докладывал А.А.Новиков Сталину по результатам первых дней участия Ту- 2 в боях в Карелии: "334 БАД потерь не имела, летала днем и работала отлично." Например 12 БАП за короткий период совершил около 700 боевых вылетов на бомбежку "Линии Манергейма", по данным полка потерян был один самолет командира 2-ой эскадрильи А.А.Шумейко. Особенно сильный удар 334 БАД нанесла силами 59 Ту-2 по выборскому железнодорожному узлу 17 июня 1944 года. 132 БАП, помимо бомбовых ударов, выполнял в ходе операции полеты на разведку в район Лодейного Поля. За участие в Выборгской операции 334 БАД получила название Ленинградской, в июне 1944 года большой процент личного состава дивизии был награжден орденами и медалями СССР.
Ту-2 на Дальнем Востоке
Ту-2 в составе авиации Черноморского флота
В конце июня 1944 года 334 БАД была переброшена на 3-й Белорусский фронт, где дивизия до середины июля участвовала в Белорусской операции.
Нагрузка на экипажи была большая, на боевые задания летали все, включая командиров полков. Например М.П.Ва- сякин делал до двух боевых вылетов в день. В ходе начавшейся боевой деятельности с Ту-2 2М-82ФН снимались некоторые первоначальные ограничения. Если первоначально летчики 12 БАП вылетали на бомбежки имея в бомбоотсеке максимум 1400 кг бомб, то вскоре М.П.Васякин, по договоренности с А.Н. Туполевым, довел бомбовую нагрузку в своих вылетах по ближним тылам противника до 3000 кг. Васякин придавал большое значение слетанности полка, и добился в этом больших успехов: его полк взлетал на задания звеньями. Самолеты 334 БАД успешно наносили удары по линии фронта, по железнодорожным узлам в глубине оккупированной территории, способствуя успешному продвижению сухопутных войск.