То же постановление требовало от Ильюшина к 1 июля выставить на испытания усовершенствованный образец. В качестве такового опять выступил самолет №390204, уже с комплектом из МВ-2 и МВ- 3. Новое вооружение одобрили, хотя установка МВ-3 увеличила расход бензина ни много ни мало – на 15%. По оценке экипажа неубирающееся хвостовое колесо уменьшало углы обстрела на 6°-7°. Впоследствии это стало причиной разработки варианта с убирающейся стойкой. Мотоустановка оставалась прежней.
К марту 1940 г. разработали новый капот «типа Б», похожий на тот, что применялся на ДБ-ЗБ. Он имел цилиндрическую форму и больший диаметр, но сохранил управляемую юбку. Вслед за этим внедрили утопленные в крыло маслорадиаторы. Капоты «типа Б» позволили привести в норму температурный режим двигателей, радиаторы же – немного (на 7-10 км/ч) поднять скорость. С сентября новый начальник ВВС РККА Рычагов приказал принимать ДБ-3 со всех заводов только с новой установкой радиаторов.
Параллельно с доработкой мотоустановки в самолет внесли и ряд других усовершенствований. 19 января 1940 г. ОКБ-39 предложило внедрить выдвижную нижнюю установку ВЛУ, но, поскольку это вошло в противоречие с правительственным постановлением, в апреле ее сменили на утвержденную свыше МВ-2. 1 апреля также ввели МВ-3. Веневидов и Можаровский, стремясь завершить перевооружение ДБ- ЗМ турелями своей конструкции, предложили и свой вариант носовой установки – НУМВ. Она испытывалась в июле 1940 г. В ней стоял тот же пулемет ШКАС с боезапасом 500 патронов. Экран с амбразурным окном прикрывался жестким подвижным щитком. Ствол поворачивался на 35° в любую сторону. На испытаниях отметили, что НУМВ проста в обращении и производстве, но из-за ряда дефектов конструкции в производство ее не запустили. Реально до конца мая 1940 г. завод №39 продолжал предъявлять военной приемке ДБ-ЗМ с комплектом старых стрелковых установок СУ и УЛУ, с середины июня пошли вперемежку самолеты с сочетаниями МВ-3 и УЛУ или МВ-3 и МВ-2. (это была 9-я серия, на ДБ-ЗМ нумерацию серий начали заново). Полный переход на новые турели произошел только на 12-й серии в сентябре. На заводе №18 в Воронеже МВ-2 и МВ-3 ввели одновременно, на 16-й серии, точнее с самолета №180416, в июле 1940 г. Учитывая опыт финской войны, внедрили бронеспинки пилотских кресел. На первые серии ДБ-ЗМ их ставили уже в войсках, затем заводы стали их досылать в авиаполки на ранее выпущенные машины и, наконец, спинки начали монтировать прямо в цехе (в Воронеже с 39-й серии). В ноябре 1940 г. спинку толщиной 6 мм заменили на более мощную – 8 мм.
В ассортимент вооружения ДБ-ЗМ вошли бомбы БЕТАБ-150 ДС, БРАБ-1000 (для машин морской авиации). Для моряков в июле разработали чертежи установки на ДБ-ЗМ торпедной подвески Т-18, создав таким образом модификацию торпедоносца, аналогичную ДБ-ЗТ. В сентябре начали ставить специальные ночные бомбовые прицелы НКПБ-3. Вместе с этим вносилось огромное количество изменений в электросистему самолета. С 7-й серии завода №39 появились трубы для сброса парашютных осветительных ракет в хвостовой части бомбардировщика.
В 1940 г. производство новой модификации начал осваивать завод № 126. Но сдавать самолеты этого типа стали только со следующего года. Машины из Комсомольска немного отличались от московских и воронежских. Бензобаки имели иные габариты и несколько большую емкость. Например, консольный – вместо 1055 л вмещал 1076 л, а центропланные по объему совпадали, но имели другие размеры. На заводе №126 позднее внедрили МВ-2, МВ-3 и систему нейтрального газа.
К середине 1940 г. уже приняли 413 ДБ-3, но выпустили существенно больше, так как на заводах скапливалось по несколько десятков машин, забракованных приемщиками. Кстати, название ДБ-ЗМ к этому времени почти вышло из употребления. Да и ранее оно использовалось лишь в техописаниях и отчетах НИИ ВВС. Военная приемка делила бомбардировщики лишь на «ДБ-ЗФ М-87» и «ДБ-ЗФ М- 88», а чаще просто считала машины «типа Ф». Со второй половины 1940 г. во всех документах новые бомбардировщики Ильюшина фигурируют как ДБ-ЗФ независимо от марки моторов.