Уже в июле 1943 года истребитель-бомбардировщик Ил-2И был передан на государственные испытания. Одноместный самолет имел усиленную конструкцию крыла, внутренние узлы подвески, пусковые установки РС и пулеметы сняли, оставив только две 23-мм пушки ВЯ-23 и возможность подвески двух 250-кг бомб. Однако скорость самолета лишь незначительно превысила скорость штурмовика, составив 415 км/ч на высоте 1300 метров. Фактически Ил-2И мог бороться только с такими типами бомбардировщиков люфтваффе, как Не.111 или Ju.87, в то время как более современные Ju.88 и Do.215 легко уходили от атаки. Тем более не мог Ил-2И вести эффективный бой с истребителями противника, при этом из-за сокращения номенклатуры вооружения утратил и способность наносить удары по наземным целям. На основании всего изложенного развитие проекта Ил-2И сочли нецелесообразным.
Тем не менее от идеи создания тяжелого бронированного истребителя не отказались, и 19 мая 1944 года совершил первый полет оснащенный двигателем АМ-42 самолет Ил-1. Новая машина имела ряд существенных отличий от Ил-2, продиктованных стремлением максимально усовершенствовать аэродинамику машины. Самолет получил металлическое крыло меньшей площади. Была принципиально изменена схема размещения водо– и маслорадиаторов, благодаря чему, с одной стороны, улучшилась теплоотдача (и снизилось сопротивление) радиаторов, с другой, появилась возможность придать более обтекаемую и совершенную в аэродинамическом отношении форму бронекорпусу. Иные очертания приобрел и бронированный фонарь кабины. Вооружение состояло из двух 23-мм пушек ВЯ-23. Для защиты от атак сзади в хвостовой части устанавливалась кассета с десятью авиационными гранатами АГ-2[24]
. При необходимости могли подвешиваться бомбы общей массой до 200 кг.В ходе испытаний самолет смог развить скорость 580 км/ч на высоте 3260 м, при этом, по оценке летчика-испытателя В. Коккинаки, обладал хорошей управляемостью и высокой маневренностью. Но передавать на государственные испытания принципиально новый тип истребителя в условиях значительно возросшей к середине 1944 года мощи советских ВВС не стали.
Работа над Ил-1, однако, имела для С. Ильюшина иное значение. Одновременно с одноместным истребителем он вел проектирование его двухместного варианта. Фактически, обозначая на этой стадии самолет как «Ил-2 с мотором М-42», Ильюшин под видом тяжелого истребителя в инициативном порядке осуществил разработку нового штурмовика, причем существенно отличающегося от Ил-2, и именно он являлся приоритетным перед бронированным истребителем.
Двухместный самолет поднялся в воздух уже 18 апреля 1944 года, а 13 мая под наименованием Ил-10 был передан на государственные испытания.
В ходе испытаний самолет продемонстрировал скорость 551 км/ч на высоте 2800 м и дальность полета 800 км. Новый штурмовик имел цельнометаллическую конструкцию и получил усиленное бронирование, при этом удлиненный бронекорпус теперь прикрывал и место стрелка, однако его голова и верхняя часть туловища оставались незащищенными. В состав вооружения были включены 23-мм пушки ВЯ-23 и пулеметы ШКАС, оборонительный пулемет УБТ у воздушного стрелка был заменен на 20-мм пушку Б-20[25]
конструкции М. Березина.Новый штурмовик Ильюшина тем не менее был рекомендован к серийному выпуску далеко не сразу. По своим летным характеристикам он, за исключением более высокой скорости, не имел значительных преимуществ перед самолетом, созданным П. Сухим. И все же в августе 1944 года было принято решение о запуске Ил-10 в серийное производство. Возможно, в пользу Ильюшина сыграло то, что Ил-10 был им представлен как развитие Ил-2, что, по мнению руководства, упрощало переход промышленности на его строительство, хотя фактически, как видно из вышесказанного, это был уже новый самолет.
До окончания 1945 года промышленностью было выпушено около 2500 штурмовиков Ил-10, часть из которых приняла участие в боевых действиях на заключительном этапе войны против Германии, а также в боях против Японии, в том числе действуя против кораблей японского флота. Так, эскадрильей 37-го штурмового авиаполка ВВС Тихоокеанского флота под командованием Героя Советского Союза капитана И.Ф. Воронина при нанесении удара по группировке японского флота в порту Расин были уничтожены танкер и эсминец.
Ил-10 строились до 1949 года и были сняты с вооружения в 1956 году.
В свою очередь, Ил-10 также послужил базовым для нескольких проектов Ильюшина.