В 1942 году в Советский Союз по ленд-лизу стали поступать бомбардировщики В-25С «Митчелл», довольно быстро освоенные в Дальней авиации. Как показали летные испытания, проведенные в НИИ ВВС, В-25С по сравнению с Ил-4 обладал большей максимальной скоростью, доходившей на высоте 5 км до 490 км/ч, значительно меньшей дальностью (1960 км с бомбовой нагрузкой 1400 кг) и более низким потолком, не превышавшим 7500 м. В-25С нуждался в значительно больших аэродромах.
Хотя более комфортные условия на борту, автопилот и хорошая устойчивость в полете значительно облегчали работу экипажа по сравнению с Ил-4. Его пилотирование на всех режимах, включая взлет и посадку, оказалось настолько простым, что позволяло быстро вводить в строй молодых летчиков. Сильнее было и оборонительное вооружение, состоявшее из одного 7,62-мм и четырех 12,7-мм пулеметов.
И все же основным дальним бомбардировщиком в годы войны оставался Ил-4, ведь число «американцев», поставленных в Советский Союз, не превысило 24 % от выпущенных в 1941–1945 годах «илов».
За годы серийной постройки отечественные заводы выпустили свыше 1100 ДБ-3 и 4803 Ил-4. Производство Ил-4 завершилось в 1946 году выпуском последних четырех машин на заводе № 126. Выпуск двигателей М-88Б закончился в конце 1947 года, но их сборка из оставшегося задела продолжалась еще свыше трех лет. Фактически с 1947 года началось постепенное списание самолетов, ускорившееся после освоения промышленностью выпуска бомбардировщиков Ту-4.
Восстановленный Ил-4 10-го бап 33-й бад 9-й ВА — экспонат Центрального музея Великой Отечественной войны (г. Москва)
После войны встал вопрос об использовании морально устаревших бомбардировщиков Ил-4 в гражданской авиации. В связи с чем сотрудники НИИ ГВФ докладывали 19 мая начальнику Главного управления ГВФ Ф.А. Астахову:
Несмотря на огромное количество построенных дальних бомбардировщиков, ни один из них не дожил до наших дней. А все, что хранится в музеях и на постаментах, восстановлено из найденных энтузиастами останков времен войны. Последний из них 1 августа 2005 года в торжественной обстановке был передан Центральному музею Великой Отечественной войны 1941–1945 годов. Этот Ил-4 участвовал на завершающем этапе великой битвы — в войне с милитаристской Японией. Взлетая с дальневосточных аэродромов, экипажи Дальней авиации наносили бомбовые удары по скоплениям японских войск в Китае. Именно во время налета на китайский город Мулин в ночь на 9 августа зенитной артиллерией был подбит один из моторов Ил-4 10-го бап 33-й бад 9-й ВА.