Вскоре после организации серийного производства средних скоростных бомбардировщиков СБ перед конструкторами была поставлена задача: взамен находившегося на вооружении тяжёлого бомбардировщика ТБ-3 создать не менее мощный, но более скоростной и высотный самолёт.

К разработке нового тяжёлого скоростного бомбардировщика приступила бригада, возглавляемая В. М. Петляковым, ставшая затем ядром нового опытного конструкторского бюро. Работала она под общим руководством А. Н. Туполева. В декабре 1936 года опытный экземпляр бомбардировщика был построен. Его назвали ТБ-7 (АНТ-42).

Новый бомбардировщик во многом принципиально отличался от всех созданных до него в нашей стране тяжёлых самолётов. Удельная нагрузка на крыло площадью 188,68 м2 у него была на 70 кг/м2 больше, чем у ТБ-3. Шасси сразу проектировалось убираемым, кабины экипажа закрытыми, силовая установка — высотной. Правда, на первых машинах, которые строились с четырьмя АМ-34 по 930 л.с., установленными в крыле, ставился в фюзеляже пятый двигатель М-100 в 760 л.с. для вращения агрегата наддува. В последующих экземплярах бомбардировщика (с 1942 года он стал называться Пе-8 (Петляков-восьмой) устанавливалось уже по четыре более мощных двигателя, в частности, АМ-35А в 1350 л.с., с индивидуальным наддувом, и необходимость в дополнительном М-100 отпала.

Лётные испытания оправдали расчеты конструкторов. На высоте 8 тыс. м опытный экземпляр самолёта показал скорость свыше 400 км/час — почти вдвое больше скорости любых самолётов своего класса и даже выше скорости некоторых истребителей того времени. При максимальном взлётном весе самолёт брал до 4 т бомб и был способен пролететь без посадки 3 тыс. км.

В дальнейшем самолёты Пе-8 выпускались и с двигателями воздушного охлаждения АШ-82ФН мощностью по 1850 л.с. При взлётном весе в 32 тонны максимальная скорость Пе-8 с четырьмя двигателями АШ-82ФН возросла до 450 км/час, максимальная дальность до 6000 км.

В период Великой Отечественной войны экипажи самолётов Пе-8 наносили мощные удары по важным объектам в тылу противника.

После войны Пе-8 использовались для перевозок грузов, в частности в Арктике.

Наши самолетостроители начали заниматься созданием тяжелых скоростных бомбардировщиков еще в 1934 году.

В 1938—1939 годах под руководством главного конструктора В. М. Петлякова был спроектирован самолет ТБ-7 с четырьмя двигателями конструкции А. А. Микулина АМ-35А по 1350 л. с. В 1939 году ТБ-7 был запущен в серийное производство под названием Пе-8.

Летом в первые годы Великой Отечественной войны группы самолетов нашей авиации дальнего действия в составе бомбардировщиков Пе-8 осуществляли успешные налеты на глубокие тылы гитлеровцев, в частности на Берлин.

В 1943 году на Пе-8 были поставлены мощные двигатели АШ-82ФН мощностью 1850 л. с. с непосредственным впрыском топлива. Пе-8 с этими двигателями обладал максимальной скоростью 450 км/час и дальностью до 6000 км. На Пе-8 был блестяще совершен в 1942 году перелет с дипломатической целью через территорию противника по маршруту Москва—Исландия—Канада—США (В ашингтон) и обратно. После окончания войны на Пе-8 наши летчики арктической авиации совершали замечательные перелеты, снабжая всем необходимым научные станции «Северный полюс». В частности, один из самолетов Пе-8 в 1952 году принимал участие в высадке на льды станции «Северный полюс-2», а затем перелетел без посадки от Северного полюса до Москвы на расстояние 5000 км.

Пе-8 цельнометаллический, свободнонесущий, четырехмоторный среднеплан с гладкой обшивкой, с убирающимися шасси обычной схемы, с хвостовым колесом и однокилевым свободнонесущим оперением. Экипаж самолета—8 человек. Крыло двухлонжеронное, состоит из центроплана, наглухо соединенного с фюзеляжем, и двух отъемных консолей. Профиль крыла в центроплане с большой относительной толщиной — 17%. Основные рабочие элементы лонжеронов крыла выполнены из стальных хромансилевых труб, узлы крепления частей крыла между собой также выполнены из стали. Остальные детали крыла дюралюминиевые. Обшивка крыла — гладкий дюралюминий.

В хвостовой части каждой мотогондолы расположено по стрелку с крупнокалиберным пулеметом 12,7 мм. В корневой части каждой консоли укреплены внешние мотогондолы. Носовая часть как центроплана, так и консолей съемная, укрепляется на болтах. Двигатели АМ-35А. Винты трехлопастные с изменяемым в полете шагом. Втулки винтов заключены в конический обтекатель — кок.

Фюзеляж — конструкции полумонокок, состоит из трех частей — носовой, центральной и кормовой. Центральная часть фюзеляжа наглухо соединена с центропланом. Каркас фюзеляжа образован четырьмя трубчатыми лонжеронами, шпангоутами и гладкой, силовой, жесткой дюралюминиевой обшивкой, подкрепленной стрингерами. Впереди носового отсека фюзеляжа размещена сферическая турель, вращающаяся относительно вертикальной оси. На этой турели укреплены два спаренных пулемета 7,62 мм. Далее располагалась кабина штурмана, отделенная спереди и сзади сплошными перегородками. С обоих бортов, сверху и снизу, она имеет остекление. В верхней части носового отсека фюзеляжа находится кабина двух летчиков. Первый и второй летчики располагаются один за другим, управление у них двойное.

Для обеспечения прохода вдоль фюзеляжа кабина летчиков несколько сдвинута ближе к левому борту. Непосредственно под кабиной летчиков у левого борта размещена кабина бортрадиста. У правого борта размещается бортмеханик.

Основные данные самолета следующие: размах крыла — 40 м; длина — 24,5 м; высота — 6,2 м; площадь крыла — 188,4 м2; вес пустого самолета — 17 000 кг; нормальный взлетный вес — 27 000 кг; максимальная скорость — 440 км/час; потолок — 10 300 м; дальность полета с 2000 кг бомб — 4700 км. Окраска Пе-8 — как и у других наших военных самолетов: верх темно-зеленый, низ голубой. На борту фюзеляжа, на киле и на крыльях нанесены красные звезды. Пе-8, которые отправлялись в ночные бомбардировки, снизу окрашивались матово-черным цветом. Винты и коки, а также пневматики основных колес и хвостового колеса имели также черную окраску.