После первого этапа испытаний, фактически демонстрационного образца самолета, специалисты НИИ ВВС предложили А. С. Яковлеву устранить на машине выявленные дефекты и к 1 августа 1939 года вновь предъявить на государственные испытания.
Поскольку самолет «22» был предъявлен как разведчик, а власть в первую очередь требовала бомбардировщик, к указанному сроку (10 сентября 1939 года) изготовили второй прототип машины под обозначением ББ-22 и на следующий день передали на заводские испытания. Ведущим летчиком по машине по-прежнему был Юлиан Пионтковский. Но на государственные испытания ее не предъявили, ограничившись заводскими. Но отчета с их результатами обнаружить не удалось, известны лишь летные данные машины. В частности, ее максимальная скорость по сравнению с первым С-22 снизилась на 22 км/ч.
За два месяца до этого, 20 июня 1939 года, вышло постановление Комитета Обороны при СНК СССР № 171 о запуске ББ-22 в серию. Для этой цели на заводе № 1 было организовано серийное конструкторское бюро КБ-70, а в производстве машина стала именоваться как изделие «70». Согласно этому постановлению завод № 1 должен был выпустить в 1939 году 50 машин. Более того, предполагалось организовать производство ББ-22 в Москве и на заводе № 81 с выпуском 300 бомбардировщиков в 1940 году.
Однако в связи с организацией на заводе № 1 выпуска истребителей И-200, планы в отношении самолета «22» пришлось пересмотреть.
Сосредоточив все усилия на ББ-22, завод № 1, не теряя времени, приступил к постройке первой серии машин. Требования НИИ ВВС и макетной комиссии в этих самолетах были выполнены лишь частично. Но и этого было достаточно, чтобы ухудшить ее скоростные показатели и дальность.
В отличие от своего предшественника серийный ББ-22 претерпел ряд изменений. Прежде всего это коснулось рабочего места штурмана, которое расположили в одной кабине с летчиком. С одной стороны, это очень удобно. Члены экипажа свободно общаются друг с другом, им не нужно переговорное устройство, улучшается защита со стороны хвоста. Самолет оснастили шкворневой стрелковой установкой СУ ББ-22 с пулеметом ШКАС, спроектированной в ОКБ. При этом пулемет в крейсерском полете находился под козырьком фонаря кабины штурмана. При новой схеме размещения экипажа пришлось увеличить высоту кабины на 80 мм. Казалось, немного, но эта малость не позволила сделать гаргрот фюзеляжа опускающимся, как в первом варианте самолета, и к тому же привела к увеличению коэффициента лобового сопротивления, существенно снизившего скорость полета. Чтобы штурману было удобно вести прицельную стрельбу, пулемет приподнимался с помощью пневмопривода, а фонарь его кабины открывался вверх, делая самолет в бою менее скоростным.
При этом самолет потяжелел почти на 300 кг, что повлекло за собой замену колес основных опор шасси с размера 600×250 мм на 700×300 мм. Из-за этого колеса стали выступать за обводы мотогондолы.
Головной бомбардировщик войсковой серии (№ 1001) с моторами М-103 на заводе № 1 построили 31 декабря 1939 года и до 20 февраля 1940-го, когда он преодолел земное притяжение, занимались его доводкой. В таком виде изготовили первые семь машин войсковой серии с пулеметной установкой СУ ББ-22 Г. И. Гудименко, предусматривавшей поднятие фонаря над кабиной штурмана и турели с помощью пневмопривода дуги. Три остальные машины для сравнения с ними оснастили установками Фролова и МВ-3, а также турелью от двухместного истребителя ДИ-6, из-за чего пришлось опустить гаргрот.
Надо сказать, что установка МВ-3 Г. М. Можаровского и И. В. Веневидова, использовавшаяся, в частности, на СБ, была удобна в эксплуатации, но в полете она настолько тормозила машину в воздухе, что та теряла все скоростные преимущества над противником. Поэтому основной для серийных ББ-22 стала турель от ДИ-6.