Тяжёлый бомбардировщик ТБ-7, впоследствии названный Пе-8, предназначался для нанесения ударов по объектам в глубоком тылу противника. Его проектирование началось в июле 1934 года в ОКБ Туполева бригадой Владимира Петлякова.

Самолёт разрабатывался как скоростной высотный тяжёлый бомбардировщик дальнего действия, также самолёт использовался для перевозка военных грузов и личного состава — 50 человек с полным снаряжением на дальность до 2000 км. В ходе развития советских тяжёлых самолётов конструкция Пе-8 возглавила новые обтекаемые скоростные многомоторные самолёты, завершив эру тихоходных угловатых самолётов с гофрированной обшивкой. Эта машина воплотила конструктивно-технологические решения, реализованные ранее в тяжёлом бомбардировщике ТБ-3, опытном ДБ-А и фронтовом скоростном бомбардировщике СБ.

Весной 1930 года Центральному аэрогидродинамическому институту были выданы технические требования на создание тяжёлого бомбардировщика с максимальной скоростью 440 км/час, дальностью 4500 км, потолком 11000 м и бомбовой нагрузкой 4000 кг.
В 1931 году во время заводских испытаний бомбардировщика ТБ-3 Наркомату авиационной промышленности СССР была поставлена задача создать новый высотный самолёт, предназначенный для уничтожения объектов в глубоком тылу противника, а также для применения этого самолёта в качестве тяжёлого крейсера сопровождения, путём установки дополнительного бортового стрелкового вооружения за счёт снижения бомбовой нагрузки.

26 июня 1934 года в ЦАГИ поступило задание на разработку проекта ТБ-7. На следующий день Андрей Туполев обратился в Научно-технический совет ЦАГИ с просьбой о передаче задания на проектирование ТБ-7 бригаде № 1 Конструкторского отдела самолётов опытного строительства (КОСОС), возглавляемой Владимиром Петляковым. 29 июля началось проектирование ТБ-7 под общим руководством Туполева силами команды Петлякова.

В октябре 1934 года ЦАГИ были выданы новые, более высокие, тактико-технические требования к ТБ-7, которые приблизительно на 10 лет опережали реальный мировой технический уровень авиационной техники начала 1930-х годов:

практический потолок − 12000-14000 м;
максимальная скорость − 600 км/час;
максимальная бомбовая нагрузка − 5000 кг;
дальность (на высоте 12000 м) − 2000 км;
длина разбега − 400 м;
длина пробега − 150 м.

Проектный вариант высотного скоростного бомбардировщика получил обозначение АНТ-38. Однако, предварительные расчёты, произведенные в КОСОС, исходя из реальных возможностей, дали значительно более скромные цифры. В результате взаимных согласований и уточнений специалистов научно-технической службы ВВС и руководства ЦАГИ были выработаны более реальные тактико-технические требования к высотному скоростному бомбардировщику под новым внутренним обозначением ЦАГИ АНТ-42:

практический потолок − 12000 м;
максимальная скорость на высоте 12000 м − 400 км/час;
бомбовая нагрузка − 2000-5000 кг;
дальность на высоте 12000 м, в зависимости от бомбовой нагрузки − 1200-3800 км.

Серийное производство ТБ-7 началось в 1939 году в Казани на заводе № 124 имени Серго Орджоникидзе. К концу года завод выпустил шесть самолётов ТБ-7, из которых − четыре с двигателями АМ-34ФРНВ были оборудованы системой центрального наддува с агрегатом АЦН-2, а на двух установили новые моторы АМ-35 без нагнетателей и без системы центрального наддува.

В 1940 году всего было выпущено 12 самолётов. Из-за отсутствия бензиновых двигателей АМ-35 к весне 1941 года завод выпустил самолёты ТБ-7 с дизельными моторами М-40Ф и М-30. С весны 1941-го серийные ТБ-7 стали оснащаться АМ-35А наряду с дизельными моторами.

Первые боевые вылеты ТБ-7 выявили недостаточную эксплуатационную надёжность дизелей М-40Ф и М-30. С августа 1941 года в авиационные части, вооруженные ТБ-7, были направлены представители завода № 124 для доработок по повышению надёжности серийных машин. Началась замена дизелей на бензиновые моторы АМ-35А, а на самолётах с дизельными моторами увеличили запас масла в связи с выявлением его повышенного расхода.

В конце июля 1941 года после массированного налёта немецкой авиации на Москву, нарком ВМФ адмирал Николай Кузнецов предложил осуществить ответный налёт на столицу рейха. Получив поддержку Сталина, руководство операцией Б («Берлин») поручили командующему ВВС КБФ генерал-майору Семену Жаворонкову. С 5 августа начались ночные налёты советских бомбардировщиков на военные объекты Германии. В рейдах использовались бомбардировщики ДБ-3Ф.

Чуть позже к поставленной задаче были привлечены экипажи сводной группы командира 81-й авиадивизии дальнебомбардировочной авиации комбрига Михаила Водопьянова. Это были совсем новые мощные машины, чьи боевые возможности значительно превосходили ДБ-3 и ДБ-3Ф. Организацией налёта с аэродрома Пушкин, к югу от Ленинграда, занимался лично командующий ВВС КА генерал-лейтенант Павел Жигарев. К бомбардировке Берлина готовилось 12 экипажей ТБ-7, но к моменту старта к вылету были полностью готовы только 10 самолётов. В качестве запасной цели был выбран город Кёнигсберг.

Приказ о бомбардировке Берлина дал лично Верховный Главнокомандующий И. Сталин. В августе 2018 года Минобороны РФ рассекретило документ из Центрального архива, посвященные лётчикам и самолётам Великой Отечественной войны.

Распоряжение Сталина о бомбардировке Берлина:

Т-щу Водопьянову.
Обязать 81 авиадивизию во главе с командиром дивизии т. Водопьяновым с 9/VIII на 10/VIII или в один из следующих дней, в зависимости от условий погоды, произвести налет на Берлин. При налете кроме фугасных бомб обязательно сбросить на Берлин также зажигатенльные бомбы малого и большого калибра. В случае, если моторы начнут сдавать по пути на Берлин иметь в качестве запасной цели для бомбежки г. Кенигсберг.
8.8.41 И. Сталин
Диктовал т. Сталин. Писал т. Маленков.
Надпись черным карандашом сверху «Т-щу Водопьянову» сделана т. Сталиным
Написано на заседании Госуд. К-та Обороны СССР в 2 ч. утра с 8 на 9 VIII-1941 г.

На врага полетело 46 различных авиабомб, включая три раскрывающиеся в воздухе ротативно-рассеивающие. Однако из десяти вылетевших самолётов по причине неразберихи, плохого оповещения зенитчиков и своих истребителей, а также недоработок моторов новых самолётов вернулись на базу лишь два, ещё два совершили вынужденные посадки в других местах. Так, командир группы легендарный полярный лётчик Михаил Водопьянов был подбит и совершил вынужденную посадку в Эстонии, которая была занята врагом. Несколько суток экипаж пробирался через линию фронта к своим, что удалось сделать благодаря второму пилоту Энделю Пусэпу, эстонцу по национальности, − его знанию языка и местных нравов.

В феврале 1942 года в авиационной катастрофе погиб Владимир Петляков. После его гибели правительство приняло решение присвоить в соответствии с новой системой обозначений советских самолётов, введённой в 1940 году, самолётам ТБ-7 обозначение Пе-8.
Пе-8 стал носителем самой мощной советской бомбы того времени ФАБ-5000НГ. Памятным событием стал полёт в мае 1942 года на Пе-8 советской делегации на переговоры в Великобританию. В 1945 году их выпуск свернули, однако ещё почти 10 лет Пе-8 работали в Арктике в качестве транспортных самолётов.

Тактико-технические характеристики Пе-8

- Главный конструктор: В.М. Петляков
- Первый полёт: 27 декабря 1936
- Конец эксплуатации: 1954
- Годы производства: 1939—1944
- Единиц произведено: 93 (включая два прототипа).

Экипаж:
- 8~12 человек
Грузоподъёмность:
- 5000 (6000) кг
Размеры:
- Длина: 23,59 м
- Размах крыла: 39,01 м
- Высота: 6,20 м
- Профиль крыла: ЦАГИ-40
- Средняя аэродинамическая хорда: 5,35 м
- Нагрузка на крыло: 143,5 кг/м²

Вес:
- Масса пустого: 19 986 кг
- Нормальная взлётная масса: 27 000 кг
- Максимальная взлётная масса: 35 000 кг
- Масса полной нагрузки: 15 014 кг
- Масса топлива во внутренних баках: 13 025 кг (максимальная)
Двигатель:
- 4 × жидкостного охлаждения V-12 АМ-35А
- Мощность двигателей: 4 × 1350 л.с. (4 × 1000 кВт)
- Тяговооружённость: 140 Вт/кг
- Воздушный винт: ВИШ-24
- Диаметр винта: 4,1 м
- Коэффициент лобового сопротивления на макс. скорости у земли: 0,027
- Аэродинамическое качество: 14,8

Скорость:
- Максимальная скорость у земли: 347 км/ч
- Максимальная скорость на высоте 6360 м: 443 км/ч
- Крейсерская скорость: 400 км/ч
- Посадочная скорость: 114 км/ч
- Скороподъёмность: 5,9 м/с
- Время набора высоты: 5000 м за 14,6 мин.
- Длина разбега: 1100-2300 м (в зависимости от взлётной массы)
- Длина пробега: 580 м
Дальность полета:
- 3 600 км
Практический потолок:
- 9 300 м

Вооружение Пе-8:

Стрелково-пушечное:
- 2× 20 мм пушки ШВАК (верхняя и кормовая установки)
- 2× 12,7 мм пулемёты УБТ (подкрыльевые гондолы)
- 2× 7,62 мм пулемёта ШКАС (носовая установка)
Боевая нагрузка:
- до 4000 кг, мог использовать бомбы массой 5000 кг