До и во время Второй мировой войны в западных военно-воздушных силах существовала тенденция считать советские самолёты технически уступающими их собственным, и это отношение сохранялось вплоть до эпохи холодной войны. Поначалу в этом, возможно, был смысл, учитывая низкую эффективность республиканских истребителей, поставляемых Советским Союзом, против националистических истребителей Messerschmitt Bf 109 и бомбардировщиков Heinkel He 111 во время гражданской войны в Испании. Только в 1943 году массовое производство усовершенствованных моделей на советских авиационных заводах начало менять ситуацию, но даже тогда упор делался на количество, а не на качество.
Советские военно-воздушные силы (ВВС) были почти полностью сконцентрированы на поддержке армии и, следовательно, на лёгких бомбардировщиках и штурмовиках. Единственным четырёхмоторным тяжёлым бомбардировщиком, доступным в 1941 году, был Петляков Пе-8, который поднялся в воздух в виде прототипа (как ТБ-7) в 1936 году. Производство было прекращено в 1941 году в пользу двухмоторного лёгкого бомбардировщика Пе-2, который был одним из самых успешных самолётов того времени, выпущенный в количестве более 11000 экземпляров. Средний бомбардировщик Ту-2, впервые поднявшийся в воздух в 1941 году, был ещё одной успешной разработкой, и оба этих типа выдерживали сравнение с современными западными самолётами.
К 1945 году ВВС сформулировали потребность в стратегическом бомбардировщике, и она была удовлетворена путём создания копии американского B-29 Superfortress, три экземпляра которого совершили вынужденную посадку на советской территории в 1944–1945 годах.
Так появился Ту-4, который стал основой советских бомбардировочных сил до появления реактивных бомбардировщиков в 1950-х годах. Разработке реактивных бомбардировщиков способствовала Восточная Германия в 1945 году, когда многие заводы по производству реактивных двигателей и самолётов были захвачены. Советский Союз быстро перенял и адаптировал немецкие технологии, а захваченные реактивные двигатели Jumo 004 и BMW 003 использовались для оснащения различных советских прототипов. Что касается реактивных двигателей, то наибольший послевоенный толчок был получен в Великобритании, где лейбористское правительство разрешило экспорт двигателей Rolls-Royce Nene и Дервент в Россию. Они также были переработаны в РД-45 и РД-500 и использовались для ряда военных самолётов, в том числе некоторых ранних реактивных бомбардировщиков.
Единственным новым бомбардировщиком, разработанным во время войны, был Ту-2 Туполева был быстрым (540 км/ч) и мог нести до 4000 кг бомб во внутреннем бомбовом отсеке, дополненном двумя подкрыльевыми узкими балками. К концу войны было поставлено всего около 1100 самолётов, но общее производство достигло 2527, и этот тип широко использовался в послевоенное время, пока не был снят с вооружения ВВС в 1950 году.
В конце 1944 года три американских бомбардировщика B-29 «Суперкрепость» совершили вынужденную посадку на территории Советского Союза на Дальнем Востоке. Хотя экипажи были репатриированы, самолёты остались и использовались в качестве образцов для реверс-инжиниринга, в результате которого появился Ту-4. Первый из них поднялся в воздух только 19 мая 1947 года. Это заняло так много времени из-за огромных усилий, которые потребовались для проверки более 100000 отдельных деталей, чтобы подтвердить характеристики материалов и размеры (переведённые в метрическую систему) и воспроизвести их. Этот процесс затронул не только двигатели и планер, но и такие системы, как электрика, гидравлика, навигация и оборонительное вооружение.
В послевоенное время бомбардировщики почти исключительно разрабатывались конструкторскими бюро Ильюшина и Туполева.