К осени 1941 г. самолетами Ер-2 были укомплектованы два авиаполка, совершавших налеты на Берлин и Кенигсберг. Необходимость увеличения дальности полета заставила провести эксперименты с двигателем АМ-35 (апрель 1942 г.) и модифицированным крылом. После испытаний с дизельными двигателями Чаромского, в декабре 1943 г. было принято решение о производстве нового варианта самолета с двигателями АЧ-30Б. Было построено около 300 машин Ер-2/АЧ-30Б, сформировавших костяк советской авиации дальних бомбардировщиков.

Новый самолет представлял собой усовершенствованную модель: кабина пилота была переделана, под фюзеляжем расположен пулемет большего калибра, а увеличенный бомбовый отсек вмещал три 1000-кг (2204 фунта) бомбы. Максимальная скорость этого варианта самолета составляла 446 км/час (277 миль/час), дальность полета 5000 км (3107 миль).