В 1937–1938 гг. на основе М-85 и М-86 был создан новый мотор этого «семейства» М-87 в двух модификациях (М-87А и М-87Б). Номинальная мощность его на земле и расчетной высоте была увеличена, так же как и сама расчетная высота с 3850 до 4700 м. Взлетная мощность осталась неизменной.

Мотор М-87 уже имел существенные конструктивные отличия от М-86, в частности на моторе М-87А:

изменена конструкция головки цилиндра (увеличено оребрение, изменено резьбовое соединение с гильзой, изменены размеры в связи с увеличением степени сжатия с 5,5 до 6,1);

полностью заменены поршни (другая геометрия в связи с изменением степени сжатия, увеличено число поршневых колец);

изменен вход в ПЦН и изменена его конструкция в связи с увеличением высотности.

На модификации М-87Б кроме того:

усилен картер;

введено азотирование гильз цилиндров для уменьшения износа и повышения ресурса;

для улучшения охлаждения поршней на их боковой внутренней поверхности установлены ребра;

заменены карбюратор и регулятор числа оборотов более совершенными.

Моторы М-87 устанавливались кроме Ил-4 (ДБ-З) на истребители И-180, штурмовики Су-2 и некоторые другие, что потребовало, в свою очередь, не только модифицирования моторов одной модели, но и дальнейшего форсирования с одновременным повышением высотности