Стокилограммовые фугасные бомбы замедленного действия покрыли летное поле аэродрома, застрекотали пушки и пулеметы, потом сошли с направляющих и устремились к земле реактивные 82-мм снаряды. Все на земле пришло в движение. Заполыхала техника, заухали взрывы, зенитки точно с цепи сорвались: все воздушное пространство было пронизано снарядами. И тем не менее все девять штурмовиков вернулись на базу, впервые продемонстрировав свою фантастическую живучесть: на некоторых машинах было больше двухсот пробоин. А спустя несколько дней на одном из участков фронта штурмовики 430-го авиаполка прижали к земле наступавшие фашистские войска и спасли от разгрома отступавшую с тяжелыми боями советскую стрелковую дивизию.
Первые же дни войны показали, что Ил-2 оказался самым лучшим и самым нужным для наземных войск самолетом. В апреле 1942 года постановлением Совнаркома С. Ильюшин был вторично удостоен Государственной премии за одну и ту же машину — Ил-2. И нужно сказать, самолет заслуживал двух премий. Осенью 1941 года, когда из-за эвакуации авиазаводов резко сократилось количество вводимых в строй самолетов, на восточные заводы легла особо большая нагрузка. Но эти заводы, получив задание выпускать «илы», медленно разворачивали производство штурмовика, продолжали по инерции выпускать ранее освоенный истребитель МиГ-3. На это Государственный Комитет Обороны реагировал телеграммой директорам этих заводов, могущей служить высшей аттестацией ильюшинских штурмовиков: «Самолеты Ил-2 нужны нашей Красной Армии теперь как воздух зпт как хлеб тчк Нам нужны не МиГи зпт а Ил-2 тчк».
Первые месяцы войны показали, как прав и дальновиден был Ильюшин в своей уверенности в перспективности бронированного штурмовика. Они показали также: он был прав и в том, что такой штурмовик должен быть двухместным, со стрелком-радистом, способным пулеметным огнем прикрывать заднюю полусферу своего самолета от атак вражеских истребителей. Летчики-испытатели, принявшие участие в первых боевых вылетах 430-го штурмового авиационного полка, не уставали твердить о необходимости возврата к двухместному варианту. Кое-где в боевых частях летчики и техники стали сами переделывать одноместные машины в двухместные. Яркое описание первого вылета на таком переделанном штурмовике дал в своих воспоминаниях Герой Советского Союза полковник А. Карпов: «С волнением поглядываю на техника, сидящего сзади с пулеметом в руках. А вот и «мессершмитты». Обнаружив штурмовиков, они сразу же идут в атаку. Техник, предупрежденный мною, зорко следит за ними, выжидает удобный момент. А фашист нагло подходит вплотную. И вдруг всегда молчавший хвост штурмовика оживает. Одна, вторая, третья очереди — виден вспыхнувший ярким пламенем «мессершмитт». Победа!»
Фронтовой опыт не мог быть оставлен без внимания. В феврале 1942 года было принято решение вернуться к двухместной машине. Только с условием, чтобы их выпускалось не меньше. И уже в марте началось массовое производство Ил-2 в его двухместном варианте. При этом конструкторы внесли в новую модель ряд усовершенствований. 20-мм пушки ШВАК были заменены более эффективными 23-мм пушками ВЯ. Самолет стал полностью металлическим. Двигатель АМ-38, устанавливавшийся на Ил-2 с 1941 года, был форсирован с 1600 до 1750 л.с., что позволило увеличить скорость до 420 км/ч.
Конструкция ильюшинских штурмовиков продолжала совершенствоваться вплоть до последнего дня войны. В начале 1943 года оборонные заводы стали выпускать для кабин Ил-2 бронестекло в 25 раз прочнее обычного. В дополнение к реактивным снарядам на вооружение штурмовиков с лета 1943 года были взяты противотанковые кумулятивные бомбы и мощные 37-мм пушки. Появился морской вариант штурмовика, способного нести торпеды.
В конце 1944 года на базе Ил-2 был создан еще более совершенный штурмовик Ил-10. Скоростной профиль крыла, шасси, полностью убирающиеся в крыло, мотор АМ-42 мощностью 2000 л. с. позволили новой машине развивать у земли скорость 507 км/ч, а на высоте 2800 м—550 км/ч. Была увеличена и огневая мощь — четыре пушки сначала 20-мм, а потом 23-мм. Помимо основного варианта, конструкторы спроектировали улучшенный тип Ил-10М с еще более мощным вооружением. Штурмовик и ближний бомбардировщик Ил-10 в случае необходимости мог выполнять и задачи истребительной авиации.
Во время войны «илы» действовали ночью и днем, в одиночку и группами. Трудно назвать тактическую цель, против которой не применяли бы свой широчайший ассортимент средств поражения советские штурмовики — самолеты многоцелевого назначения. Они останавливали движение вражеских танковых колонн, уничтожали вражеские самолеты на аэродромах и в воздухе, бомбили и штурмовали железнодорожные составы, бронепоезда, артиллерийские батареи, обозы и автоколонны, полевые укрепления, переправы, живую силу, морские транспорты и корабли.