Летом 1944 г. развитие событий на северном фланге Восточного фронта неумолимо вело к выходу из войны изнемогавшей в непосильной борьбе Финляндии. Одним из аргументов, способных ускорить принятие такого решения, являлось, с точки зрения советского командования, чувствительное поражение, нанесенное финской армии и флоту. Поэтому, когда 12 июля в Котке удалось обнаружить броненосец береговой обороны (у финнов оставался только один такой корабль – "Вяйнемяйнен"), все внимание разведки Балтийского флота оказалось приковано именно к нему. В тот же день корабль атаковали 30 Пе-2 из состава 12 гв. бап (бывшего 73-го бап), но безрезультатно. Крейсер ПВО "Ниобе" (реально объектом атаки был именно он, а не "Вяйнемяйнен") был переоборудован немцами из бывшего голландского броненосца береговой обороны "Гельдерланд" и обладал присущими кораблям этого класса внешними особенностями, что и послужило причиной ошибки при опознавании.
Вплоть до 16 июля погода препятствовала массированным действиям авиации. Решение задачи по уничтожению корабля было возложено на 12-й гв. бап с привлечением четырех топмачтовиков A-20G из 51-го мтап. Командир 12-го гв. бап Герой Советского Союза полковник В.И. Раков выделил для нанесения ударов две группы по 12 Пе-2, первую из них он возглавил лично. Кроме того, шестерка "пешек" предназначалась для демонстративного удара в интересах отвлечения внимания от топмачтовиков. В обеспечении действий ударных групп приняли участие 24 Ил-2 и свыше 70 истребителей.
16 июля в 16 ч 51 мин шестерка "илов" атаковала батареи малокалиберной зенитной артиллерии на островах Халаксаари и Тиутинен, спустя 6 минут вторая шестерка штурмовиков отбомбилась по зенитным батареям в порту. К этому моменту над целью барражировали две восьмерки Ла-5 на случай появления вражеских истребителей. Ударные группы Пе-2 с интервалом в одну минуту (экипаж одной из "пешек" второй группы вынужден был вернуться из- за отказа техники, поэтому в налете участвовало только 23 машины) атаковали "Ниобе" с пикирования бомбами ФАБ- 250, добившись не менее двух попаданий и ряда близких разрывов. К моменту появления топмачтовиков с крейсером ПВО было фактически покончено, но ведущий первой пары A-20G подполковник И.Н. Пономаренко решил добить полузатопленный корабль. Две бомбы ФАБ-1000, угодившие в него, превратили крейсер в груду металлолома. Ведущий второй пары топмачтовиков капитан И.В. Тихомиров атаковал транспорт, стоявший неподалеку от развалин "Ниобе", и также добился успеха. Лишь после возвращения самолета- разведчика Як-9 из 15-го орап, доставившего четкие снимки потопленного вражеского корабля, специалисты-де- шифровальщики флота, к неудовольствию командования, доложили, что уничтожен вовсе не "Вяйнемяйнен", а гораздо "менее привлекательный" "Ниобе".
Группировка "пешек" на Черном море к лету 1944 г. была значительно усилена и на 1 июня насчитывала 78 самолетов. Сюда был переброшен с Севера 29-й бап, получил пополнение и 40-й бап.
Эти полки вместе с 6-м иап на самолетах Як-9 и 43-м иап на "Аэрокобрах" были сведены в 13-ю Севастопольскую авиадивизию под командованием Героя Советского Союза полковника И.Е. Корзунова и приняли участие в массированном ударе по румынской военно-морской базе Констанца 20 августа 1944 г. В этот день по кораблям в порту и по береговым сооружениям отработали 59 Пе- 2, все они выполняли бомбометание с пикирования. Основные цели – румынские боевые корабли – "пешки" атаковали шестерками, сбрасывая бомбы по командам ведущего или (когда гавань еще не скрыли клубы дыма и пыли от разрывов) одиночно. По официальным данным ВВС Черноморского флота в этот день противник лишился миноносца, подлодки и двух десятков других кораблей и судов. Были повреждены 2 эсминца, 5 подлодок, вспомогательный крейсер, а также ряд транспортов.
Удар, нанесенный по Констанце, замечателен тем, что в нем участвовала авиадивизия в полном составе из четырех авиаполков (два бап и два иап), следовавшая к цели компактной группой в общем боевом порядке. Над целью самолеты дивизии находились всего 20 минут. Этот удар стал первым опытом применения массированных групп авиации не только на Черноморском флоте, но и в советской морской авиации в целом.
К осени 1944 г. основной накал боев для авиации флота переместился в Прибалтику. Выход из войны, а затем и "переориентация" Финляндии, Болгарии и Румынии по сути дела оставили в числе действующих лишь Балтийский флот. Здесь к началу 1945 г. в боевом составе числились 78 Пе-2. Началось наращивание количества "пешек" и на Дальнем Востоке: с 5 единиц, имевшихся на 1 января 1944 г., оно выросло до 52 машин к началу 1945 г. Оставалась значительной и группировка "пешек" на Черном море (80 машин), а вот в составе ВВС Северного флота на эту дату сохранились всего пять Пе-2.