По этой причине разработка будущего Ил-2 (заводское обозначение ЦКБ-55) затянулась. Эскизный проект и макет машины предъявили заказчику в начале января 1939 года.
В протоколе макетной комиссии, утвержденном в феврале 1939 года, С.В. Ильюшину рекомендовалось, в частности, увеличить толщину брони, обеспечить дальность полета у земли на скорости 260 км/ч – до 560 км и на высоте 4000 м и скорости 300 км/ч – до 650 км и предусмотреть установку дополнительных топливных баков в бомбовых отсеках.
Тогда же стало ясно, что к заданному сроку построить машину невозможно. Причин для этого было много, в том числе прекращение выпуска двигателей АМ-34ФРН и отсутствие авиационной брони двойной кривизны, изготовлявшейся штамповкой.
В том же месяце С.В.Ильюшин предложил вариант БШ-2 с мотором АМ-35 взлетной мощностью 1350 л.с., который только что прошел заводские испытания. Это обещало улучшение взлетно-посадочных характеристик, увеличение скороподъемности и потолка машины, впрочем, последнее для штурмовика было неважно. Тогда же посчитали, что для стрельбы вперед будет достаточно четырех пулеметов ШКАС в крыле и одного ШКАСа для защиты задней полусферы у стрелка.
Опытный экземпляр штурмовика построили в июле 1939 года, но первый полет на нем удалось совершить лишь 2 октября. На заводских испытаниях ЦКБ-55 показал максимальную скорость у земли 385 км/ч и на высоте 5700 м – 460 км/ч. Самолет мог поднимать до 400 кг бомб на внутренней подвеске и до 200 кг – снаружи.
Однако доводка силовой установки затянулась, и штурмовик предъявили на государственные испытания лишь в марте 1940 года.
Специалистам НИИ ВВС хватило 20 дней, чтобы вынести свой вердикт. Они отмечали, что БШ-2 по своим полетным свойствам был достаточно прост, особенностей, отличающих его от самолетов ББ-1 и Р-10, не имел, бомбовое и стрелковое вооружение в целом соответствовало требованиям. В то же время отмечалось, что штурмовик предъявлен на государственные испытания с опозданием более чем на год. Его скорость, дальность и маневренность оказались значительно ниже заданных, и технический совет НИИ ВВС рекомендовал заменить мотор более мощным, но менее высотным АМ-38, заводские испытания которого только начались.