Армейская авиация была представлена смешанными авиадивизиями (САД), которые имели громоздкую структуру. Они состояли из 4–5 полков (истребительных, бомбардировочных и штурмовых) и были трудноуправляемыми, что выяснилось в первые же месяцы войны. Доля СБ в армейской авиации была незначительной.
К началу нападения Германии на Советский Союз 22 июня 1941 г. СБ были признаны уже устаревшими, однако они составляли более 90 % вооружения частей бомбардировочной авиации. СБ и его модификацией Ар-2 было вооружено 27 полков бомбардировочной авиации, которые прикрывали западные границы СССР. После внезапного нападения Luftwaffe на советские аэродромы была уничтожена значительная часть самолетов (1200 только в первый день войны!), не избежали этой участи и СБ.
На Северном фронте численность советских ВВС была незначительной — 275 самолетов (включая ВВС Северного флота). Германские и финские ВВС значительно превосходили их — 547 самолетов. Бомбардировочная авиация была представлена всего двумя полками скоростных бомбардировщиков: 137ым СБП из состава 1ой САД (28 СБ) и 72ым СБП из состава 55ой САД (34 СБ). СБ активно использовались для бомбардировки финских аэродромов и уничтожения войск противника. Использование СБ в дневное время продолжалось до весны 1942 г. С наступлением полярной ночи они использовались в Заполярье в качестве ночных бомбардировщиков. Позже уцелевшие СБ из двух полков были переданы в 80 БАП, где они участвовали в налетах совместно с Пе-2 до конца 1942 г. В этом случае СБ из-за более низкой скорости летели отдельным эшелоном и, как правило, наносили удар после атаки пикирующих бомбардировщиков.
В Прибалтийском особом военном округе (командующий ВВС генерал А.П.Ионов) было 1211 самолетов. Самолеты 1-го Воздушного флота в первый же день войны нанесли удар по 11 аэродромам. По неполным данным общие потери ВВС на прибалтийском направлении составили 22 июня около 100 самолетов. Советские летчики в этих трудных условиях сумели нанести ответный удар — в 10 час 02 мин СБ 40-го БАП из состава 6-й САД совершили удачный налет на Кенигсберг, Тоураген и Мемель и, несмотря на мощный зенитный огонь, вернулись без потерь. Это был первый удар советских бомбардировщиков по военным объектам в тылу противника.
Однако это было редкое исключение, а правилом было другое: 30 июня бомбардировщики из состава ВВС КБФ бомбили 41-й и 56-й механизированные немецкие корпуса, прорвавшиеся на правый берег реки Западная Двина и начавшие быстрое продвижение на Псков и Таллин. В налете участвовали 32 самолета ДБ-3 и ДБ-ЗФ от 1го и 57го Минно-торпедного авиаполка и 14 73-го СБАП. В результате воздушных боев над полем боя было сбито 20 самолетов ДБ-3 и 11 СБ, а три полка потеряли боеспособность и были отправлены на переформирование. Другой пример: 1 июля 1941 летчики 2ой САД из состава 8ой Авиабригады ВВС КБФ участвовали в налете на 4-ю танковую группу в районе рек Западная Двина и Великая. Налет осуществлялся без сопровождения истребителей. Восемь немецких истребителей Messerschmitt Bf 109F из 1ой Staffel/JG 54 перехватили 9 СБ в районе Идрица и после 12-минутного боя сбили все самолеты. Особо драматические события развернулись на центральном участке советско-германской границы, который на протяжении 470 км от Гродно до Бреста прикрывал Западный военный округ в составе трех армий. Каждая армия округа с приданной ей САД оборонялась в полосе шириной 150 км. На правом фланге находились войска 3й армии, в состав которой входила Пая САД, имевшая один бомбардировочный полк, где летный состав проходил переучивание с СБ на Пе-2. На центральном участке находилась 10ая армия с приданной ей 9ой САД, в состав которой входил один полк скоростных бомбардировщиков (13-й СБП), на вооружении которого было 29 самолетов СБ и 22 самолета Ар-2. Левый фланг прикрывала 4-ая армия с приданной 10ой САД, в состав которой входил также один полк на СБ(39ый СПБ). Кроме этого, СБ находились на вооружении 12ой и 11ой бомбардировочных дивизий, подчиненных штабу ВВС Западного особого военного округа.