Для борьбы с намерзанием льда использовались спиртовые антиобледенители, омывавшие лопасти винтов и стекла пилотской кабины. Правда, в последнем случае советское качество доставляло экипажу ряд неприятностей. «Вследствие негерметичности оконных рам … спирт затекает внутрь пилотской кабины и часто сильно смачивает одежду пилотов … Во время изменения высоты полета спирт выступает наружу через заливочную горловину и заливает бортрадиста». Хочешь — не хочешь, а закусывай!
Поведение в воздухе немного инертного, но послушного пилоту бывшего лайнера выгодно отличало его от неустойчивого, выматывавшего летчиков Ил-4. По оборонительному вооружению ПС-84 и Йл-4 были примерно равны, хотя у «Дугласа» совершенно не простреливалось пространство за оперением и под фюзеляжем. Получив бомбовую подвеску, ПС-84 не потерял возможностей транспортного самолета. Таким образом, советская авиация получила машину двойного назначения, которую можно было использовать так или иначе в зависимости от потребностей. Вот этот вариант транспорта-бомбардировщика с сентября 1942 г. стали именовать Ли-2. Ими стали активно комплектовать полки Авиации Дальнего Действия (АДД).
Но возможности Ли-2 как бомбардировщика существенно ограничивались двумя обстоятельствами: во-первых, только наружная подвеска бомб как лимитировала их число и калибр, так и уменьшала и без того невысокую скорость пассажирского самолета, во-вторых, точность бомбометания сильно страдала от плохого обзора вниз у штурмана и от примитивности стоящего на машине прицела. Так что следующим шагом вполне естественно стало усовершенствование Ли-2 с целью дать возможность штурману смотреть вниз и пользоваться более современным прицелом оптического типа. В 1943 г. появился Ли-2НБ.
На нем пилот был только один. Соседнее кресло занимал штурман.
Для него поставили ночной бомбовый прицел НКПБ-4. Вторым важным отличием Ли-2НБ являлась внутренняя подвеска бомб. Образцом этой модификации стал самолет № 1845408. Он испытывался в НИИ ВВС, но был забракован. В частности, критике подвергли его бомбовое вооружение. Кроме того, предлагавшаяся переделка фюзеляжа показалась уж слишком сложной. Побоялись, что освоение новой конструкции скажется на темпах серийного производства.
В декабре 1944 г. на испытания выставили Ли-2ВП. У него схема размещения бомб была куда проще. Вместо создания специального бомбоотсека бомбовые кассетные держатели установили прямо в салоне, а сброс бомб осуществлялся через тоннели в полу. Наружные бомбодержатели сохранялись. При подвеске ФАБ-100 внутри бомбовая нагрузка доходила до 1500 кг. Оборонительное вооружение осталось стандартным — турель УТК-1 сверху и два ШКАСа в бортовых люках. Носовой пулемет сочли бесполезным и ликвидировали. Для штурмана предусмотрели два бомбовых прицела: ОПБ-1р (дневной) и НКПБ-7 (ночной). Машину испытывал экипаж В. И. Жданова. Переход к внутренней подвеске несколько улучшил летные данные бомбардировщика, и Ли-2ВП рекомендовали к серийному производству.
Но в серию он все-таки не попал. Ему предпочли значительно более простую переделку базового Ли-2, названную опять Ли-2НБ. В качестве ее опытного образца доработали самолет № 18411906. Подвеска бомб на нем осталась наружной, рассчитанной на четыре бомбы по 250 кг. Размещение членов экипажа изменили. Радист устроился в бывшем переднем багажнике за спиной правого пилота, а штурмана поместили слева, у запасной двери, которую теперь сплошь остеклили, превратив в большое окно. Дверь была выпуклой, и за ней разместили бомбовый прицел НКПБ-7, смотревший в нижнюю секцию двери, остекление которой откидывалось для улучшения обзора. Несколько усовершенствовали радиооборудование. Вместо отечественного радиополукомпаса РПК-2 поставили американский Бендикс MN-26C, радиостанцию РСБбис сменили на РСР-1.
Новый «НБ» испытывал в НИИ ВВС экипаж из пилота М. А. Нюхтикова и штурмана Н. П. Цветкова. Летные данные по сравнению с серийными Ли-2 не изменились. Обзор у штурмана сочли недостаточным. Но изменения по сравнению с машинами, уже выходившими из цехов, были минимальны, и Ли-2НБ пошел в серию. Эти самолеты приняли участие во многих операциях завершающего периода войны и как бомбардировщики, и как транспорты.
С 1944 г. Ли-2 получили термические антиобледенители, стоявшие на крыле и стабилизаторе. Их передние кромки покрывались пастой на основе графитовой крошки, через которую пропускался ток.
В конце войны строились Ли-2 в варианте ночного бомбардировщика-транспорта (с пустым салоном под груз), невооруженные грузовые и санитарные. Последний вариант имел самый большой пустой вес — 8114 кг. В салоне санитарной машины в три яруса размещались носилки. Всего он брал 18 лежачих раненых, двух сидячих и санитара.