Одним из таких недостатков являлись ограниченные сектора обстрела бортового оборонительного вооружения, особенно кормовых верхней и нижней стрелковых точек. Пилоты также жаловались на отсутствие на бомбардировщике протектированных топливных баков и внутреннего переговорного устройства между членами экипажа. Даже штурман для вывода самолета на нужный курс при бомбометании пользовался светотехнической сигнализацией примитивного типа, которой «давал указания» летчику. Горит одна лампочка – доверни вправо, вторая – доверни влево. На самолетах не имелось радиостанций, что затрудняло управлением самолетов в группе и группой в целом. Боевой опыт наглядно продемонстрировал необходимость наличия на самолетах приемо-передающих радиостанций.
Один прототип СБ-2 с моторами М- 100А (модернизированный) был построен в начале 1937 г. В конструкцию аэроплана внесли массу изменений по опыту Испании. Турелью МВ-3 от ильюшинского дальнего бомбардировщика ДБ-3 заменили верхнюю турель ТУР-9. Турель МВ-3 была вооружена одним пулеметом LLIKAC. Внизу поставили турель МВ-2 с боекомплектом 1000 патронов. Турель МВ-2 оснащалась оптическим прицелом ОП-2. На самолете была установлена радиостанция тип 13 СК-3, убираемая антенна которой ставилась в нижней левой части фюзеляжа.
Стандартный СБ-2 оснащался двумя моторами М-100А в двухлопастными воздушными винтами В-100 диаметром 3,4 м. На модернизированном СБ-2 стояли моторы М-100А с трехлопастными воздушными винтами изменяемого шага ВИШ-2 диаметром 3,3 м. Винты ВИШ-2 являлись копией американских винтов Гамильтон- Стандарт. Втулки трехлопастных винтов закрывались коками, которых не было на втулках винтов В-100.
На нижней поверхности правой консоли крыла прототипа модернизированного СБ-2 поставили два весовых балансира. Зеркало заднего вида, обычное для большинства СБ-2-М-100А, на модернизированном СБ-2 не устанавливалось. Масса самолета возросла с 5732 кг у СБ-2-М-100А до 5810 кг у модернизированного прототипа.