Оставив без изменений схему, размеры и основное оборудование, конструкторы оснастили крыло самолета в варианте истребителя-перехватчика автоматическими предкрылками. Тормозные решетки, ограничивающие скорость пикирования, были сняты, а бортовое вооружение усилено. Испытания показали, что такой вариант самолета, получивший название Пе-З, полностью отвечает боевому назначению истребителя-перехватчика.
Уже в 1941 г. заводы выпустили почти 200 машин этого типа под литерами Пе-Збис. Большинство из них было передано частям, принимавшим активное участие в разгроме немецко-фашистских войск под Москвой. Создание и организация массового производства самолетов Пе-З в истребительном и разведывательном вариантах были проведены в кратчайшее время. Коллектив конструкторского бюро умело использовал идеи, заложенные при первом проектировании Пе-2, как многоцелевого самолета.
Самолеты Пе-З-бис выпускались в основном с двигателями ВК-105Р мощностью по 1100 л. с. Их вооружение состояло из двух пушек ШВАК калибром 20 мм, трех крупнокалиберных пулеметов (БС) и двух скорострельных пулеметов (ШКАС). Самолет Пе-З с двигателями ВК-107А мощностью по 1650 л. с. на высоте 5700 м развивал скорость до 657 км/час. Заводы выпустили около 11,5 тыс. самолетов Пе-2 и его вариантов.
Лётно-технические характеристики

Экипаж, чел
2
Размах крыла, м
17.6
Длина, м
12.6
Высота, м
3.42
Площадь крыла, м2
40.5
Масса пустого самолёта, кг
5870
Масса нормальная взлётная, кг
8040
Максимальная скорость у земли, км/ч
444
Максимальная скорость на высоте, км/ч
535
Практическая дальность, км
2100
Боевой радиус действия на высоте, км
1500
Максимальная скороподъёмность, м/мин
556
Практический потолок, м
9100

Двигатели
Вариант
Тип
Модель
Кол-во
Мощность, л.с.
1
ПД
М-105
2
1100

Авиационное артиллерийское оружие
Вариант
Тип
Модель
Калибр, мм
Кол-во
Боекомплект
1
Пулемет
УБС
12,7
2

Пулемет
ШКАС
7,62
3

2
Пушка
ШВАК
20
2

Пулемет
БС
12,7
3

Пулемет
ШКАС
7,62
2


Классификаторы
Вид применения
Истребитель
Тип двигателя
Поршневой
Тип фюзеляжа
Однофюзеляжный
Конструкция крыльев
Моноплан (низкоплан)
Тип оперения
Нормальное многокилевое
Тип ВПУ
Сухопутный трехопорный (хвост.)
Расположение двигателей
В крыле

Дополнительная информация
Конструктор
Петляков В.М,
КБ
ОКБ Петлякова
Индекс КБ
ВИ 2М-105ТК
Индекс ВС
Пе-3
Начало разработки
1941
Построен
1941
1-й полёт
1941
Начало гос.