Пе-8 был спроектирован в 1934 г. по заказу советских ВВС на тяжелый бомбардировщик с большой дальностью полета и сначала имел индекс АНТ-42, что говорило о принадлежности проекта конструкторскому бюро А. Н. Туполева. Военный индекс машины был ТБ-7. Когда в конце 1940 г. советская система индексации изменилась, дань уважения была отдана Владимиру Петлякову, который возглавлял группу конструкторов, работавших над проектом. Впервые прототип бомбардировщика поднялся в воздух 27 декабря 1936 г. с 1100-сильными двигателями Микулина М-105, а впоследствии испытания продолжились с двигателем М-100, установленным в фюзеляже для работы нагнетателя, обеспечивавшего турбонаддув для четырех моторов. Позднее, в 1939 г., когда ТБ-7 поступил в производство в Кузнецке, на нем устанавливались двигатели АМ-35А, которым для обеспечения великолепных летных качеств машины неуклюжее оборудование уже не требовалось. В течение 1940 г. самолет поступил на вооружение ВВС и летом 1941 г. участвовал в своей первой боевой операции, когда группа Пе-8 совершила налет на Берлин. Дальние рейды за линию фронта продолжались. В начале 1941 г. продолжались и попытки модернизировать проект, установив на самолете дизельные двигатели М-30Б, экономичность которых позволила бы обеспечить еще большую дальность полета. К сожалению, эти двигатели оказались неподходящими по другим параметрам, а испытательные полеты с радиальными моторами М-82 показали неприемлемое ухудшение летных качеств; в конце концов, снятие с производства двигателей АМ-35А в 1943 г. привело к установке на Пе-8 радиальных моторов М-82FN с непосредственным впрыском топлива. Эта версия, после смерти Петлякова в 1942 г., показала под руководством И. Ф. Незвала ряд аэродинамических усовершенствований, пулеметы в носовой части гондолы больше не устанавливали. Изменения в проекте и проблемы с двигателями привели к тому, что в 1944 г. производство Пе-8 было свернуто. По советским стандартам военного времени было выпущено сравнительно небольшое количество самолетов. В 1942 г. Пе-8 совершил полет на расстояние более 17 700 км из Москвы в Вашингтон и обратно через Шотландию, Исландию и Канаду.
«Стерлинг» стал «жертвой» заказа министерства авиации, согласно которому крылья самолета имели столь низкие соотношения, что практический потолок самолета был ограничен, а бомбовый отсек не вмещал более 2000 фунтов (907 кг). Прототип (L 7600), которому в 1938 г. предшествовали испытательные полеты уменьшенной вдвое деревянной копии, впервые поднялся в воздух 14 мая 1939 г. Он разбился при посадке, но второй самолет (L 7605) облетали 3 декабря 1939 г. В мае 1940 г. совершил свой первый полет промышленный образец машины, и в августе того же года начались поставки самолета в 7-ю эскадрилью. Первичный заказ на сотню «Стерлингов» вскоре увеличили, а после кризиса в Мюнхене заказали 1500 машин. 1595-сильные двигатели «Геркулес II» заменили 1357-сильные, стоявшие на прототипах. На одной из модификаций попробовали установить 1600-сильные двигатели «Райт Циклон», но в производство эти машины не пошли. Основной моделью был Мк III, который вдобавок к новым двигателям «Геркулес» имел дорсальную пулеметную турель нового образца. Два Мк III в 1943 г. преобразовали в прототипы Мк IV, последняя версия которого производилась как транспортник для парашютистов и буксировщик планеров. Эта модификация почти не отличалась от Мк III, за исключением снятых нескольких или всех пулеметов и турелей, а в парашютной версии – наличия люка позади бомбового отсека для выхода парашютистов. Последняя версия, Мк V, представляла собой невооруженный пассажирский или транспортный самолет с задней погрузочной дверью в фюзеляже и вытянутой носовой частью, которая раскрывалась в обе стороны для облегчения и ускорения погрузкм. «Шорт Бразерз» построил 532 Мк I, 618 Мк III, 450 Мк IV и 160 Мк V; вдобавок к этому 191 Мк I и 29 Мк II построил «Остин моторс». «Стерлинг I» впервые принял участие в боевых действиях в 1941 г., в атаке на нефтяные склады в Роттердаме, и в 1942 г. начал наносить тяжелые бомбовые удары по целям противника, которые в ночное время продолжали «Галифаксы» и «Ланкастеры», а в дневное – американские «Фортрессы» и «Либерейторы». Самолет участвовал в налетах, где были заняты тысячи бомбардировщиков, он был оборудован техникой для слепых полетов. Перед выводом этих машин с передовых линий в последние годы войны «Стерлинги» занимались минированием.