Mit mehr als 1500 gebauten Exemplaren ist die Iljuschin DB-3 der wichtigste Bomber der sowjetischen Fernfliegerkräfte des Zweiten Weltkriegs. Maschinen diese Typs führten im August 1941 einen Bombenangriff auf Berlin durch.
Im Werk Nr. 39 in Moskau begann Anfang 1937 die Serienfertigung der DB-3. Im März 1937 wurden die ersten fünf Flugzeuge für die Truppenerprobung der 45. Staffel der 23. Schweren Bombenfliegerbrigade in Monino bei Moskau übergeben. Während die erste Maschine ohne Probleme überführt wurde, kam es am 4. März bei der zweiten nach dem Start in 50 m Höhe zum Ausfall beider Motoren. Das Flugzeug stürzte in ein zweistöckiges Haus. Zum Glück gab es keine Opfer. Kurz darauf übergab man die DB-3 der 90. Staffel, ebenfalls in Monino, da die 45. AE die SB übernahm. Diese Staffel hatte zuvor die TB-3 geflogen. Die Flugzeugführer waren gut ausgebildet mit Flugzeiten von 200 bis 400 Flugstunden sowie Erfahrungen in Nacht- und Instrumentenflug. Die Flugzeuge wurden im Luftkampf, im praktischen Bombenwurf und im Streckenflug mit maximaler Reichweite getestet. Als Schwachpunkte konstatierten die Piloten die starke Tendenz zum Ausbrechen beim Start, den hohen Kraftaufwand bei Betätigung der Ruder, die geringe Stabilität im Flug, ein schwaches Fahrwerk und unzuverlässig arbeitende Motoren. Fünfmal fielen diese bei Flügen aus. In Monino startete am 21. Juli eine DB-3 mit einer FAB-2000 aus dem Arsenal der TB-3. Da bei voller Betankung die maximale Startmasse überschritten war, brach beim Anrollen das Fahrwerk ab. Am 23. Juli sollte Ltn. Barinow den Bombenwurf mit zehn FAB-100 aus 8000 m Höhe erproben. Nach Motorausfall warf er die Bomben blind ab und landete auf einem Zivilflugplatz. Bis Oktober kam es zu zwei Katastrophen und fünf Havarien, z.T. auch durch Verschulden der Flugzeugführer. So war nur noch ein Flugzeug flugfähig.
Bedingt durch notwendige Beseitigung der aufgetretenen Defekte begann die Serienproduktion nur langsam. Die Mustermaschine für die Serienproduktion ging im Juli 1937 in die Erprobung. Sie erhielt u.a. eine zweite Steuerung für den Navigator, eine neue Motorverkleidung und einen runden Lufteintritt für den Schmierstoffkühler in der Tragfläche. Bis Ende des Jahres 1937 konnte das Werk in Woronesh von 60 produzierten Flugzeugen wegen grober Produktionsfehler nur zwölf an die 64. Fliegerbrigade ausliefern. Das Moskauer Werk lieferte 33 an die 11. und 23. Fliegerbrigade Die Fliegerkräfte der Seekriegsflotte erhielten Ende 1937 die erste DB-3. Sie wurde von der 47. Schnellbombenfliegerstaffel der Baltischen Flotte übernommen. Eine Reihe von Mängeln verringerte die Einsatzmöglichkeiten des Flugzeuges. Diese konnten nur schrittweise über einen längeren Zeitraum behoben werden.
Die DB-3A, die ab Frühjahr 1938 produziert wurde, erhielt den aus dem M-85 weiterentwickelten Motor M-86 mit höherer Leistung (960 PS, 706 kW), Trimmrudern im Querruder und ein stabileres Fahrwerk. Damit wurden Geschwindigkeit und vor allem das Steigvermögen verbessert. Unzureichend war nach wie vor die Längsstabilität. In den Serien 9 bis 14 wurden weitere Verbesserungen eingebaut. Ab der 15. Serie ab Frühjahr 1938 baute man den leistungsgesteigerten Motor M-87 mit der Dreiblatt-Verstell-Luftschraube WISch-3 (eine Lizenzproduktion der amerikanischen Hamilton). Häufige Motorausfälle gingen auf Produktionsabweichungen gegenüber dem französischen Original zurück, sodass die WWS ab Mai die Motoren bis zur Beseitigung der Ursachen nicht abnahmen. Erst im August waren die Mängel beseitigt. Verbessert wurde auch die Sicht des Navigators im Rumpfbug.
1938 nahm ein drittes Flugzeugwerk, Nr. 129 in Komsomolsk am Amur, die Serienproduktion der DB-3 auf. Über mehrere Jahre zeichneten sich die Flugzeuge dieses Werkes durch eine schlechte Qualität, viele Ausfälle und verringerte Leistungsparameter aus. Ab Juni 1939 mit der 21.Serie führte man alle vorgesehenen Verbesserungen als Modifikation „B“ ein. Dazu gehörten u.a. eine veränderte Tragflächenbefestigung, größere Räder, ein verbessertes Bombenwurfvisier, ein pneumatisches System zum Ein- und Ausfahren des Fahrwerkes (bisher von Hand). Die ersten zwölf DB-3B wurden im März 1940 ausgeliefert. Alle drei Flugzeugwerke produzierten interessanterweise unterschiedliche Serien. Der Einsatz des Flugzeuges im Fernen Osten und Hohen Norden unter Winterbedingungen zwang die Konstrukteure zur Überarbeitung der Motorkühlung. Dazu baute man Jalousien zur Regelung der Zylinderkopftemperatur in die Motorgondeln ein.
