Таким образом, отсутствие автомата пикирования АП-103 не позволяло полностью использовать возможности, заложенные в Ту-2, поставленных заказчику в 1942 году.
Несмотря на ряд недостатков машины, главным из которых была «нестабильная» работа моторов М-82А с карбюраторами, ГКО постановлением от 3 января 1942 года обязал руководство завода № 22 в Казани организовать серийное производство самолета «103-В». На основании приказа НКАП от 6 января 1942 года заводу № 22 предписывалось в июне сдать заказчику первые три Ту-2 и, постепенно наращивая объемы производства, в ноябре полностью сменить на стапелях пикирующий бомбардировщик Пе-2. В декабре предприятие должно было выпустить 150 Ту-2. При этом Туполев должен был возглавить КБ и постоянно находиться на заводе № 22. Однако спустя два месяца данное постановление было отменено, а завод № 22 продолжил выпуск Пе-2.
В соответствии с постановлением ГКО от 6 июня 1945 года на заводе № 166 возобновилось серийное производство Ту-2 с новым бомбардировочным вооружением (по типу самолета «68»), размещавшимся как в грузовом отсеке, так и на подфюзеляжных балочных держателях. В августе того же года ОКБ Туполева передало на завод документацию машины, в которой увеличена емкость бомбодержателей до 4000 кг и установлена штанговая проводка аварийного сброса бомб, возрос запас топлива за счет замены бензобаков № 6 и № 7 одним. К постройке самолетов завод приступил во второй половине 1946 года.
В январе 1948 года на государственные испытания предъявили серийный самолет № 04/07, выпущенный в августе 1947 года.
Cогласно новым техническим условиям, заказчик потребовал в 1948 году установить на Ту-2 противообледенительные устройства крыла, оперения, воздушных винтов и остекления фонаря кабины летчика, флюгерные воздушные винты (четырехлопастные АВ-9Вф-21к диаметром 3,6 метра), электрофицированную стрелковую установку ВЭУ-1 вместо ВУБ-68, электромагнитные замки бомбодержателей вместо электропиротехнических и светотехническое оборудование по типу дальнего бомбардировщика Ту-4. Эти доработки завод № 166 выполнил на самолете № 06/15 в августе 1948 года. Одновременно установили дистанционный компас ПДК-45 вместо ПДК-44 и обеспечили вентиляцию генераторов ГС-1500.
Самолет № 06/15 выдержал государственные испытания, а все его доработки внедрили на бомбардировщиках завода № 166, начиная с машины № 1660920, выпущенной в 1949 году. Самолет был предъявлен в НИИ ВВС в августе того же года. На машине № 1660920 были размещены также коротковолновая радиостанция РСБ-5/230 вместо РСБ-3бисДД, гирополукомпас АГК-47А вместо АГП-2, гирополукомпас ГПК-46 вместо гиромагнитного компаса ГМК-2, радиовысотомер РВ-2, радиокомпас АРК-5 и маркерный приемник МРП-48.
Испытания показали, что максимальная скорость на высоте 5550 м возросла до 560 км/ч, практический потолок остался прежний – 9000 м, время набора высоты 5000 м составило 10,3 минуты, а техническая дальность – 2050 км.
В ноябре 1948 года в НИИ ВВС на Ту-2 прошел испытания с оценкой удовлетворительно флюгерно-реверсивный воздушный винт АВ-30В-21К. Эту работу хотели поручить летчику-испытателю М.А. Нюхтикову, но он отказался из-за отсутствия блокировки на винте, и летные исследования провел Митронин. Но из-за осторожности заказчик, посчитавший, что при эксплуатации самолета с запыленных грунтовых аэродромов будут быстрее изнашиваться моторы, отказался от внедрения флюгерно-реверсивных воздушных винтов.