Не менее успешно действовали экипажи 40-го бап 10 октября 1941 г. В этот день шестерка Пе 2 под прикрытием 12 И-16 и 2 Як-1 с пикирования нанесла удар по танкам, артиллерии и войскам противника в районе Армянска. Несмотря на сильное противодействие, наша группа потерь не имела. При сомкнутом строе бомбардировщиков вражеские истребители, опасаясь поражения сосредоточенным огнем стрелков, прекращали атаки на дальностях 500-800 м, при этом вероятность уничтожения "пешки" оказывалась очень невысокой. В этот период боев стала заметной закономерность: группы Пе-2 в составе девятки нзсли потери только в тех случаях, когда отдельные самолеты по тем или иным причинам отрывались от строя.
Чаще всего такие машины попадали под удар немецких истребителей и сбивались ими. В период осенне-зимних боев за Севастополь на двух его аэродромах практически постоянно базировались от семи до десяти "пешек" из состава особой авиагруппы. Близость линии фронта заставила изменить тактику ударов по войскам противника и его ближайшим тылам. Взлетающие Пе-2 уходили в море, где они вне видимости с берега набирали заданную высоту. После этого, пользуясь хорошим знанием района боевых действий, они внезапно появлялись над целями, наносили удар с пикирования или крутого планирования и на повышенной скорости уходили на свой аэродром. В этих условиях пикировщики практически не нуждались в истребительном прикрытии, поскольку скоротечность удара и большая скорость при отходе не оставляли противнику шансов на перехват.
Следует подчеркнуть, что действия бомбардировщиков ДБ-3, в отличие от "пешек", в это период приходилось обеспечивать значительными нарядами своих истребителей.
Одним из наиболее известных летчиков авиации Черноморского флота, в числе первых освоивших Пе-2, был командир эскадрильи 40-го бап майор А.П. Цурцумия, впоследствии получивший звание Героя Советского Союза. Еще в июле 1941 г. он принимал участие в дерзком налете на нефтяные объекты Плоешти, а затем водил в бой "пешки", взлетавшие с севастопольского аэродрома. По состоянию на 1 января 1942 г. ВВС Черноморского флота располагали шестнадцатью бомбардировщиками Пе- 2, восемь из них базировались в Севастополе.
Учитывая хорошие разгонные характеристики самолета даже при пологом снижении, в конце 1941 г. экипажи черноморских "пешек"-разведчиков научились применять новый противозенитный маневр, основанный на плавном увеличении скорости в ходе фотографирования. Суть его заключалась в следующем. К моменту подхода к зоне зенитного огня цель удерживалась на курсовом угле 40-60°, а затем осуществлялся резкий вираж и вывод машины на боевой курс с незначительным снижением,
Одновременно моторам давался полный газ. В результате такого маневра скорость самолета плавно росла, и все разрывы зенитных снарядов ложились позади. После окончания боевого курса выполнялся энергичный противозенитный маневр с уходом либо в сторону солнца, либо в море.
Заметное пополнение в виде двадцати "пешек" в начале марта 1942 г. получил Северный флот. Сюда прибыл 95-й иап майора А.В. Жатькова, переданный из состава ВВС Красной Армии. Полк, вооруженный тяжелыми истребителями Пе-3, в течение месяца знакомился с районом боевых действий. В предвидении прихода на Север очередных конвоев союзников (19 апреля в Мурманск прибыли пять судов из каравана PQ-14, а 6 мая – 20 судов из состава конвоя PQ-15) командованием ВВС СФ было принято решение о нанесении ряда ударов по неприятельским аэродромам.
Важную роль в осуществлении этих ударов сыграл 95-й иап. Так, 4 апреля 1942 г. 14 Пе-3 в варианте бомбардировщиков под прикрытием 33 истребителей "Харрикейн" атаковали аэродром Луостари. Удар был нанесен с горизонтального полета с высот 2700-3500 м, по докладам экипажей на стоянках сгорели 12 вражеских истребителей, а еще 6 удалось сбить истребителям сопровождения. Цена успеха оказалась невысокой – один потерянный "Харрикейн" и один поврежденный Пе-3. К сожалению, попытка повторить этот удачный налет, на аэродром Хебугтен, стоила много дороже. Уже отбомбившись, семерка Пе-3, на этот раз действовавшая без истребительного прикрытия, попала под удар большой группы "мессершмиттов". Пять "пешек" были сбиты, одна совершила вынужденную посадку, но и немцы по признанию пленного летчика из 5-й истребительной эскадры потеряли на аэродроме шесть машин, а еще до 20 самолетов получили повреждения.