Стрелковое и бомбовое вооружение самолета может широко меняться в зависимости от выполняемых им задач. Оборонительное вооружение включает четыре пулемета калибра 7,62 мм, два из них установлены в носовой части фюзеляжа, и два направлены назад: один в верхней части фюзеляжа, второй – в нижней. Возможно два альтернативных варианта вооружения: два пулемета калибра 12,7 м и два 7.62-мм пулемета: четыре 7,62-мм пулемета и два 12,7-мм пулемета. В последнем случае два пулемета калибра 7,62 мм устанавливаются в блистерах по бортам фюзеляжа.
Для защиты нижней задней полусферы на самолете имеется оригинальная стрелковая точка, которая может подниматься и опускаться. В нижней позиции стрелок ведет огонь, пользуясь перископическим прицелом.
Нормальная бомбовая нагрузка составляет 600 кг, но может быть увеличена до 1000 кг. Под центропланам имеется четыре внешних держателя для бомб, кроме того по одной бомбе можно подвешивать в задние отсеки мотогондол. В фюзеляжном бамбоотсеке установлены два держателя. Предусмотрена возможность подвески бомб различного калибра. Так на внешние держатели можно подвесить две 50-кг бомбы, четыре 250 кг, четыре 200 кг или четыре 150 кг. При подвеске бомб во внутренних отсеках фюзеляжа и мотогондол всего можно подвесить десять 100-кг бомб (шесть внутри и четыре снаружи).
Привод бомбосбрасывателей – электрический. Сброс может производиться как по отдельности, так и залпом. Бомбосбрасыватели представляют собой очень легкую конструкцию, легко демонтируются в случае необходимости.
В передней кабине расположены места летчика и радиста-бомбардира, летчики и бомбардир сидят спина к спине. Бомбардир имеет возможность пролезать рядом с креслом летчика в переднюю застекленную часть самолета, где установлен перископический бомбардировочный прицел.
Количество электромоторов рекордно для самолета такого класса.
По оценкам летчиков Пе-2 чрезвычайно приятен в пилотировании, однако имеет ряд недостатков. К примеру, самолет склонен к сваливанию при выполнении резких маневров. Самолет очень устойчив на пикировании и обладает высокой точностью бомбометания. Не смотря на высокую нагрузку на крыло, самолет очень прост на посадке.
Как видно, некоторые оценки шведа вступают в явное противоречие со многими высказываниями относительно летных качеств «пешки». Швед, конечно, не во всем прав (особенно касательно вооружения Пе-2), но в целом дал верное представление о самолете.
Пе-2 31-й серии
Первая крупная переделка конструкции пикирующего бомбардировщика связана с появлением летом 1941 г. самолета Пе-2 31- й производственной серии. Первые «пешки» имели пять окон по правому борту носовой части фюзеляжа. На Пе-2 31-й серии были ликвидированы два последних окна, а вместо них появилось одно окно треугольной формы. Остекление левого борта и остекление пола носовой части фюзеляжа не изменилось.
На самолетах 31-й серии, которые строились с лета 1941 г. по весну 1942 г. можно отметить и ряд других внешних изменений. В частности лючок доступа к носовому пулеметы УБС имел одну, а не две петли.