Рассматривались также варианты специализированных модификаций самолета, в частности военно-транспортного варианта, способного перевозить 50 человек десанта. Кроме размещения десантников внутри фюзеляжа, предлагалось использование подвесных десантных кабин. Еще в марте 1939 года государственные испытания прошел опытный самолет «42» с десантной кабиной размером 5,6 х 1,27 м, вмещавшей 12 парашютистов со штатным вооружением.

В марте 1941 года на государственные испытания был передан транспортный вариант самолета ТБ-7 4АМ-35А, оборудованный установленными в бомбоотсеке креплениями для грузовой платформы, на которой мог быть размещен груз до 4 тонн. Дополнительно также установили сиденья для 32 десантников, для обеспечения погрузки оборудовали две двери, а также усилили лонжероны центроплана.

Однако к идее превратить ТБ-7 в транспортную машину руководство ВВС преимущественно относилось скептически в первую очередь из-за невысоких темпов его строительства, в то время как самолеты подобного типа требовались в значительно большем количестве.

Однако уже в 1943 году, после успешного опыта доставки советской делегации за океан, перед И. Незвалем была поставлена задача создания специализированного пассажирского самолета для перевозки имеющих небольшой состав правительственных делегаций с обеспечением комфортабельных условий.

Было решено построить два самолета Пе-8 ОН (особого назначения), которые были готовы к концу 1944 года.

В пассажирской кабине, оборудованной в хвостовой части фюзеляжа, устанавливалось 12 кресел с откидными спинками, перед ней в центроплане имелась спальная кабина, с тремя диванами, в хвосте размещался туалет. Пассажирская кабина не была герметичной, но имела тепловую и звукоизоляцию стенок, отопление, индивидуальную вентиляцию и кислородное оборудование. Навигационное и радиооборудование самолета не отличалось от серийного. Была сохранена и часть вооружения: носовая огневая точка с 12,7-мм пулеметом УБТ, кормовая башня с 20-мм пушкой ШВАК и стрелковые установки, размещавшиеся в обтекателях шасси, являвшихся продолжением мотогондол, оснащенные пулеметами УБТ.

В качестве силовой установки были назначены усовершенствованные дизели АЧ-30Б (А. Чаромский к этому времени был освобожден и даже впоследствии получил звание генерал-майор).

В 1944 году в ОКБ Незваля был также разработан и эскизный проект 48-местного пассажирского самолета на базе Пе-8.

Но главным направлением оставалось, безусловно, совершенствование самого бомбардировщика.

Согласно приказу НКАП от 18 октября 1943 года, конструкторами ОКБ под руководством И. Незваля был разработан эскизный проект модернизированного варианта Пе-8. В числе изменений конструкции предусматривалось изменение носовой части с перекомпоновкой кабины, в результате чего летчики располагались не «тандемом», как ранее, а рядом, а сама кабина была вынесена вперед. Увеличенный бомбовый отсек должен был вмещать бомбу ФАБ-5000, 2 бомбы ФАБ-2000 или 6 бомб ФАБ-1000. Был также предпринят ряд мер по улучшению аэродинамики и усилению конструкции.

Силовая установка предполагалась в двух вариантах – дизельный двигатель М-31 (развитие М-30) или АШ-82ФН с турбокомпрессором ТК-3.

Согласно расчетам, с двигателями М-31 с бомбовой нагрузкой в 1 тонну самолет должен был иметь дальность полета 7500 км, с нагрузкой 8 тонн бомб 2700 км. С двигателями АШ-82ФН с ТК-3 дальность должна была быть равной 5300 км с нагрузкой 1000 кг и 3150 км с грузом 8000 кг бомб. Скорость бомбардировщика должна была достигать значения 470–490 км/ч

Новая модификация, получившая обозначение «Т», в конце 1943 года уже готовилась к производству – выпускались рабочие чертежи, разрабатывался технологический процесс и даже устанавливались стапели для сборки. Однако в 1944 году было принято решение об окончательном прекращении выпуска Пе-8. В частях дальней авиации Пе-8 стали постепенно заменять ленд-лизовскими «North American B-25 Mitchell».

Окончание эксплуатации самолета, так же как и ее начало, было связано с рядом неприятных происшествий. Уже в 1944 году при выполнении боевых вылетов было зафиксировано несколько фактов разрыва труб лонжеронов. Должного внимания тем не менее это явление не получило вплоть до того, как в сентябре 1945 года «сложившееся» в полете крыло стало причиной катастрофы, в которой погибли 14 членов экипажа. Расследование показало, что причиной разрушения конструкции стало усталостное напряжение стали лонжерона, более того – эксплуатация и других самолетов в скором времени могла привести к таким же последствиям. На этом история Пе-8 в советских ВВС фактически закончилась, хотя ряд машин использовался до 1954 года в качестве транспортных, в т. ч. для полетов в условиях Крайнего Севера.

В конце 1944 года коллектив под руководством И.Ф. Незваля вел работу над проектом нового тяжелого бомбардировщика с бомбовой нагрузкой до 6 тонн, способного нести бомбы калибра от 250 до 2000 кг. В первой половине 1945 года был подготовлен эскизный проект. Однако обращение Незваля к заместителю наркома по опытному самолетостроению А.С. Яковлеву с просьбой о выдаче ОКБ задания на разработку нового бомбардировщика осталось без ответа, а во второй половине 1945 года ОКБ Незваля было переподчинено А.Н. Туполеву и включилось в работу над будущим Б-4 (Ту-4).

В то время как ТБ-7 развивался без участия своего создателя, сам В. Петляков, осуждённый по 58-й статье УК РСФСР «за вредительство», находился с середины 1938 года в стенах уже упомянутого спецтехотдела (позже ЦКБ-29 НКВД) в качестве руководителя бригады, занимавшейся проектированием высотного истребителя ВИ-100 – очевидно, индекс «100» был связан с аббревиатурой СТО – спецтехотдел.

Как позже вспоминал один из заключенных ЦКБ-29, впоследствии заместитель А.Н. Туполева, Л. Кербер: «Петлякова называли “великим молчальником”. Общаясь с ним, можно было за целый день не услышать от него ни слова. На любом совещании, вплоть до министра, он сидел молча, со стороны казалось, что в полном безразличии, и только пытливые и умные глаза выдавали деятельность его мозга. А мозг этот был подобен современным математическим машинам. Вслушиваясь в мнения, он отбрасывал все лишнее и ненужное (средний процент таковых на наших совещаниях приближается к 80–90 %), аналитически осмысливал оставшееся, вынашивал решение, тщательно отшлифовывал его, а затем коротко и немногословно сообщал сотрудникам».

Разработка осуществлялась в крайне сжатые сроки – уже в начале мая 1939 года был утвержден макет будущего истребителя, а 22 декабря опытный образец впервые поднялся в воздух.

Самолет представлял собой цельнометаллический двухмоторный моноплан с разнесенным оперением. Силовой установкой служили двигатели М-105 с турбокомпрессорами ТК-2.

Одной из главных особенностей новой машины было наличие двух разнесенных гермокабин для экипажа, состоящего из пилота, штурмана и стрелка, что обеспечивало возможность боевой работы экипажа при высоте полета свыше 12 тысяч метров. Самолет нес достаточно мощное для своего времени вооружение в составе двух 20-мм пушек ШВАК и двух пулеметов ШКАС, была предусмотрена также возможность установки оборонительного неподвижного пулемета в хвостовом коке. Кроме того, допускалась подвеска двух бомб калибра 250 или 500 кг.