Наличие зазоров между подвижной частью фонаря кабины пилота и задней броней бронекорпуса приводило к тому, что при обстреле истребителями осколки снарядов проникали через эти зазоры в кабину и поражали летчика. Кабина летчика оказалась уязвимой еще и через форточки подвижной части фонаря кабины. Плексиглас легко пробивался пулями и осколками зенитных снарядов. Лобовые бронестекла кабины летчика от попадания малокалиберного снаряда и осколков зенитных снарядов, разрушались, образовывая многочисленные осколки, приводящие к ранениям летчика. Бортовая броня кабины практически не спасала летчика при прямых попаданиях снарядов калибра 37 и 20 мм.
Бронекапот не обеспечивал надежную защиту от снарядов и крупнокалиберных пуль как самого мотора, так и агрегатов и узлов моторной группы, особенно в районе выхлопных патрубков и бронекарманов передней и задней части мотора. При этом нижняя броня капота при попадании в нее снарядов, как правило, почти не пробивалась, а лишь давала трещины.
Пробитие брони капота во всех случаях сопровождалось разрушением или повреждением блоков цилиндров, карбюраторов, масло- и водопроводов, расширительного бачка водосистемы, маслобака, маслофильтра и т.д.
Массу хлопот доставлял маслорадиатор, который располагался в бронекорзине под фюзеляжем самолета. Дело в том, что в летнее время при закрытых бронезаслонках температура масла начинала быстро расти, и уже через 6-7 мин полета летчики были вынуждены бронезаслонки открывать. В результате маслорадиатор часто поражался пулями и осколками при обстреле с земли. Более того, летный состав иногда вообще забывал закрывать бронезаслонки на подходе к линии фронта. Боковые стенки бронекорзины и бронезаслонки не выдерживали попаданий малокалиберных снарядов. Причем в некоторых случаях бронекорзина вместе с маслорадиатором срывалась с посадочных мест.
Кроме этого, на практике имелись случаи воспламенения самолета после повреждения маслорадиатора. Отметим, что случаи поражения находящегося внутри бронекорпуса водорадиатора наблюдались весьма и весьма редко.
Недостаточная толщина бронирования Ил-2 в районе переднего и заднего бензобаков в некоторой степени компенсировалась наличием протектора на бензобаках и системы заполнения их нейтральным газом. По отзывам летного и технического состава, протектор и нейтральный газ во многих случаях вполне оправдывали свое назначение. Однако при попадании в бензобаки малокалиберных снарядов баки, как правило, загорались и затем взрывались, при этом осколки (как от взрыва снаряда, так и от взрыва баков) проникали в кабину летчика со всеми вытекающими последствиями.
Наиболее опасными для Ил-2 являлись зенитные автоматы калибра 20-37 мм и крупнокалиберные пулеметы (15 мм). Причем бронебойные пули крупного калибра по бронепробиваемости оказались лучше 20-мм снарядов. Средний процент пробития брони от огня малокалиберной зенитной артиллерии и зенитных пулеметных установок оказался почти вдвое выше, чем от огня истребителей. Характер пробоин бронекорпусов списанных штурмовиков Ил-2 (ввиду невозможности ремонта) позволяет сделать вывод, что угловой конус поражения Ил-2 при обстреле немецкой зенитной артиллерии не превышал в горизонтальной плоскости 20-25' к нормали и в вертикальной плоскости – 10-15° к нормали. То есть, все попадания в бронекорпус Ил-2 от пушечно-пулеметного зенитного огня приходились исключительно на его боковую часть, тогда как поперечная броня, а также верхняя и нижняя части продольной брони попаданий от зенитного огня практически не имели.
К 6 мая 1942 г. в НИИ ВВС провели полигонные испытания гомогенной броневой стали валового производства«на отстрел ее пулями калибра 15 мм и снарядами калибра 20 мм из немецкой пушки-пулемета МГ-151». Обстреливались броневые плиты толщиной 10, 15 и 20 мм, которые применялись в серийном производстве танков.