Вскоре под руководством В.Н.Челомея стал конструироваться беспилотный аппарат с "пульсирующим" двигателем. В течение 1943 года эта работа в основном была завершена. Дальнейший толчок развитию беспилотной техники дало появление у гитлеровцев самолетов-снарядов ФАУ-1, которые они в июне 1944 года, после высадки союзных войск во Франции, впервые применили для ударов по Англии. И уже в декабре 1944 года десятки отечественных самолетов-снарядов были испытаны с помощью самолетов Пе-8, а позже на самолетах Ту-2, Ту-4.Эффект их применения оказался чрезвычайно сильным.

В первых же воздушных боях выявилась, например, такая важная особенность самолета, как его живучесть. Она включала в себя способность самолета, несмотря на полученные повреждения, продолжать боевые действия или полет. Проверка в реальном бою показала исключительную живучесть самолета ЛаГГ-3.Осенью 1942 года в небе над Сталинградом появился новый советский истребитель-Ла-5, созданный конструкторским бюро под руководством Лавочкина. С удивительным доверием относился к самолету Ла-5 будущий трижды Герой Советского Союза генерал-полковник авиации

И.Н.Кожедуб. В 1944 году И.Н.Кожедуб пересел с Ла-5 на Ла-7и сбил еще 17 вражеских машин. Легко управляемый Ла-5 развивал скорость на 40-50 километров в час больше германского истребителя Ме-109.С появлением Ла-5 решалась проблема большой государственной важности, так как на нем стоял двигатель не водяного, а воздушного охлаждения. Ко времени битвы на Курской дуге гитлеровцы послали на фронт свой новейший истребитель "Фокке-Вульф-190", на котором тоже стоял двигатель воздушного охлаждения. Но новый самолет Лавочкина по своим летно-техническим данным превосходил более тяжелый и инертный "Фокке-Вульф-190".

В конце 1943 года появился истребитель, скорость полета которого достигала на боевой высоте 680 километров в час, а на высоте свыше 7 тысяч метров-705 километров в час. Это был новый-Ла-7, на нем же была установлена третья 20-миллиметровая пушка.

Коллектив конструкторов, возглавляемый А.С.Яковлевым, создал впоследствии еще более совершенный истребитель, получивший название Як-9 и ставший самым массовым истребителем ВВС в годы войны. Их было построено свыше 14 тысяч. Як-9 дал начало целой семье истребителей многоцелевого назначения - дальнего действия, высотному перехватчику, истребителю противовоздушной обороны, разведчику, истребителю - бомбардировщику. Был создан и Як-9У (усиленный) , на котором стоял мощный новый мотор конструкции Климова. Максимальная скорость ЯК-9У составляла 700 километров в час, а дальность 900 километров. Конструкторское бюро А.С.Яковлева разработало в 1943 году еще один самолет - легкий, высокоманевренный, скоростной истребитель Як-3.Это был самый быстроходный истребитель мира. Создание и освоение в серийном производстве более совершенных истребителей позволило в 1943-1944 годах полностью прекратить выпуск ЛаГГ-3, Як-1, Як-7, и даже такой замечательный Ла-5фн.Истребительная авиация стала пополняться в основном самолетами Ла-7, Як-3, Як-9.Самолеты Ла-7, а также Як-3 и Як-9У явились своеобразным итогом работы советских конструкторов по развитию винтомоторной истребительной авиации в годы войны.

Еще накануне войны в ближнебомбардировочную авиацию стали поступать пикирующие бомбардировщики Пе-2, созданные конструкторским коллективом под руководством В.М.Петлякова. Они превосходили по скорости врага и не уступали некоторым типам истребителей. Другим фронтовым бомбардировщиком был самолет конструкции А.Н.Туполева. Испытания показали, что Ту-2 превосходил все существовавшие в то время фронтовые бомбардировщики. Его скорость почти на 100 километров превышала скорость основного серийного немецкого бомбардировщика "Юнкерс-88".Самолет имел большой потолок и мог нести значительную бомбовую нагрузку.

Труднее обстояло с дальней бомбардировочной авиацией. Еще за несколько лет войны конструкторский коллектив В.М.Петлякова создал дальний бомбардировщик Тб-7 (Пе-8), воплотивший последние достижения передовой авиационной науки и техники и превосходивший по дальности полета аналогичные зарубежные образцы, в том числе и американскую "летающую крепость" "Боинг В-17".Однако освоение самолета затянулось. В 1940 году и в первой половине 1941 года выпустили всего 11 боевых машин. Когда же началась война и потребовалось резко увеличить парк дальней бомбардировочной авиации, решили сделать это за счет Ил-4, освоенного уже в серийном производстве, хотя он не мог заменить полностью Пе-8 по своим летно-техническим и боевым данным.