Принятый в 1937 году на вооружение перспективный дальний бомбардировщик ДБ-3 к началу сороковых годов требовал модернизации. Конструкторский коллектив С. В. Ильюшина, продолжая добиваться повышения лётно-технических качеств самолёта, последовательно создал ряд улучшенных вариантов машины — ДБ-Зм и ДВ-Зф. По размерам, контурам крыла, оперения и всей хвостовой части фюзеляжа этот вариант совпадал с ДБ-3, но кабина штурмана стала «остроносой», с большими поверхностями остекления. Взамен прежней поворотной установки с пулемётом ШКАС в ней установили крупнокалиберный пулемёт. Кроме того, добавили новую огневую точку под хвостом фюзеляжа.

Серьезные изменения были внесены в конструкцию самолёта: все трубы в лонжеронах крыла заменили профилями — таврами и угольниками; закрытые профили нервюр и шпангоутов — угольниками и отбортовками листов, устранили внутреннюю клёпку в трубах. Нововведения позволили упростить технологию в соответствии с плазово-шаблонным более производительным методом производства. Благодаря этому заводы сравнительно быстро освоили производство нового варианта машины и в течение 1940—1944 гг. построили более 5 тыс. самолётов ДБ-Зф, получивших затем название Ил-4.

В годы Великой Отечественной войны Ил-4 был основным бомбардировщиком Дальней авиации и авиации Военно-Морского Флота. На этих самолётах морские лётчики 7 августа 1941 года нанесли первый бомбовый удар по столице фашистской Германии.

Скорость серийных Ил-4 с двумя двигателями М-88Б взлётной мощностью в 1100 л.с. достигала 344 км час у земли и 445 км/час на высоте 6 тыс. м., потолок — до 9400 м. Дальность полёта в зависимости от боевой нагрузки (нормальная — 1т, максимальная до 3 т) соответственно менялась. При крейсерской скорости в 340 км/час с боевой нагрузкой в 1 т она достигала 3500 км, с 500 кг бомб до 4000 км. Максимальный взлётный вес самолёта — около 10 т, вес пустого — 5500 кг.

В марте 1936 года советский цельнометаллический двухмоторный дальностный скоростной самолет ЦКБ-26 конструкции С. В. Ильюшина имел повышенную нагрузку на крыло (до 140 кг/м2) и небольшое удлинение крыла. Первого мая 1936 года ЦКБ-26 принимал участие в воздушном параде над Красной площадью. Дальность полета этого самолёта составляла 4000 км при скорости 320 км/час. На самолете были установлены двигатели воздушного охлаждения М-85 по 765 л. с. каждый. ЦКБ-26 обладал хорошей маневренностью. На одном из авиационных парадов над Красной площадью летчик-испытатель В. К. Коккинаки сделал на ЦКБ-26 даже петлю Нестерова.

После того как успешно закончились летные испытания ЦКБ-26, он был в 1936 году запущен в серийное производство под названием ДБ-3 («Дальний бомбардировщик третий»).

В 1936 году на ДБ-3 В. К. Коккинаки установил много мировых рекордов. Были подняты грузы 500 кг на высоту 11 294 м, а затем на 12 816 м; груз 1000 кг на высоту 11 402 м, а позднее на 12 101 м, груз 2000 кг на высоту 11 005 м.

В 1937—1939 годах В. К. Коккинаки на ДБ-3 совершил три выдающихся перелета, продемонстрировав замечательные летные данные этой машины: 26 августа 1937 г. был установлен мировой рекорд скорости с грузом 1000 кг на дистанцию 5000 км по маршруту Москва—Севастополь—Свердловск— Москва со средней скоростью 325,3 км/час; 27— 28 июня 1938 г. был совершен дальний перелет по маршруту Москва — Спасск Дальний протяженностью 7580 км со средней скоростью 307 км/час; 29 апреля 1939 г. на самолете ДБ-3 «Москва» был совершен беспосадочный перелет из Москвы в США через Атлантический океан протяженностью 6515 км из Москвы на остров Мискоу со средней скоростью 348 км/час. В 1938 году проводились серьезные доработки в конструкции ДБ-3: были изменены обводы носовой кабины штурмана, усилено вооружение задней стрелковой точки, двигатель М-86 заменен на более высотный М-87А (950 л. с. на высоте 4700 м) и установлены трехлопастные винты с регулируемым в полете шагом. Этот новый самолет в 1939 году успешно прошел летные испытания и с 1940 года был запущен в серийное производство под названием Ил-4 или ДБ-ЗФ. На Ил-4 образца 1940 года были установлены еще более мощные двигатели М-88Б по 1100 л. с. каждый.

Летные данные Ил-4 оказались лучшими, чем у зарубежных самолетов того времени аналогичного назначения. Во время Великой Отечественной войны ДБ-ЗФ являлся основным самолетом, на котором совершались боевые вылеты летчиками нашей авиации дальнего действия. Всего было построено промышленностью 5256 штук Ил-4. На этом самолете наши летчики авиации дальнего действия выполнили 8 августа 1941 года первые ночные бомбардировки Берлина. После первых бомбежек Берлина на Ил-4 светомаскировка немецкой столицы не отменялась до самого окончания войны. Ил-4 использовался и как фронтовой бомбардировщик для уничтожения вражеской живой силы и техники на поле боя и близко за линией фронта.

Кроме того, морские летчики широко использовали Ил-4 как торпедоносец на Балтийском, Черноморском и Северном театрах военных действий.

Основные данные самолета следующие: размах крыла — 21,44 м; длина — 14,8 м; площадь крыла — 66,7 м2; вес пустого самолета — 5490 кг; взлетный вес — 10 000 кг; максимальная скорость — 445 км/час; вертикальная скорость — 6,1 м/сек; потолок — 9000 м; дальность при весе бомб 1000 кг на скорости 340 км/час — 3500 км.

Самолеты Ил-4 чаще всего имели серебристую окраску с красными звездами на крыльях и на вертикальном оперении. Ил-4, участвовавшие в бомбардировке Берлина, имели окраску верха крыла и верха фюзеляжа светло-серо-зеленую. Нижняя часть самолета была матово-сине-черной. Красные звезды были нарисованы на поверхности крыла и на фюзеляже.