Прицеливание при бомбометании обеспечивалось: днем со средних и больших высот — с помощью оптического прицела ОПБ-2М, ночью и днем с малых высот — с помощью ночного коллиматорного прицела НКПБ-3. На самолете устанавливался основной электрический сбрасыватель ЭСБР-5 и аварийный механический сбрасыватель АСШ-340. Оба они были смонтированы в кабине штурмана.
В состав бортового оборудования входили радиостанция РСБ-бис и радиополукомпас РПК-2. Нижняя мачта антенной системы выдвигалась из фюзеляжа одновременно с уборкой шасси. Внутренняя связь между членами экипажа осуществлялась с помощью переговорного устройства СПУ-4бис, имелась звуковая и световая сигнализация, а также пневмопочта между штурманом и радистом. Аэронавигационное оборудование (гиромагнитный компас ГМК-2, авиагоризонт, комплект пилотажных приборов) было рассчитано на выполнение «слепых» и ночных полетов, часть самолетов оборудовалась прообразом автопилота — автоматом курса АК-1. Для посадок на неосвещенные аэродромы имелась посадочная фара в левой консоли и установка с двумя парашютными ракетами. Высотное оборудование самолета обеспечивало экипаж запасом кислорода на 8 часов полета. Фотооборудование было представлено дневным фотоаппаратом АФА-Б (на части самолетов) с дистанционным управлением.
Окраска самолетов — стандартная для ВВС КА в начале войны: светло-зеленая сверху и голубая на нижних поверхностях. 30 июня 1941 г. завод получил «Инструкцию по маскирующей окраске самолетов ВВС КА». В соответствии с ней сверху самолеты предлагалось окрашивать в светло-зеленый цвет с добавлением темно-зеленых или черных пятен по прилагаемой схеме, что и было сделано в отношении части бомбардировщиков. В начале 1942 г. в 421-м авиаполку голубую окраску нижних поверхностей силами техсостава сменили на матово-черную, поскольку самолеты стали летать в основном ночью. Звезды на фюзеляже, нижней поверхности крыльев и килях — красные без окантовки. Номера наносились на килях ниже звезд, причем цвет цифр соответствовал определенной эскадрилье. Известно, что для написания номеров использовались следующие цвета: белый, голубой, желтый и красный. В некоторых случаях цифры имели окантовку — белую или желтую.
Модификации ДБ-240 с моторами А. А. Микулина
14 ноября 1940 г., вскоре после окончания госиспытаний ДБ-240 2М-105, Ермолаев получил от НКАП указание установить на первый опытный самолет более мощные моторы АМ-35А конструкции А. А. Микулина, с которыми надеялись получить лучшие летные данные, и в первую очередь — меньшую длину разбега и взлетную дистанцию. Двигатель указанного типа был значительно тяжелее М-105 (на 230 кг) и имел больший удельный расход топлива (285–315 г/л.с.*ч против 270–288 г/л.с.*ч у М-105), что не могло не сказаться на дальности полета. Однако повышенная мощность моторов казалась в тот момент более важной: помимо лучших взлетных характеристик она должна была обеспечить полет на одном моторе без снижения (при ограниченной полетной массе, разумеется), а также более высокую скорость на маршруте. На самолете смонтировали новые моторамы и усилили центроплан, переделали основные амортстойки с целью установки колес увеличенных размеров (1200x450 мм). Срок предъявления машины на госиспытания был установлен 1 апреля 1941 г. На этом этапе (середина ноября 1940 г.) предполагали, что к работам подключится и серийный завод № 18, который должен был, начиная с 71-й машины, выпускать ермолаевские бомбардировщики с моторами АМ-35А.
Вначале разработки сдерживались отсутствием винтов ВИШ-22Т диаметром 3,4 м. Лишь в последних числах января 1941 г. приступили к пробежкам и подлетам. При попытке взлететь с Центрального аэродрома Москвы на разбеге левый мотор «обрезал» из-за падения давления бензина. Самолет развернуло, оказалась повреждена стойка шасси. Вскоре после этого один из моторов пришлось отправить на завод № 24 для переборки. В конце февраля новая попытка Н. П. Шебанова взлететь окончилась неудачей из-за отказа двигателя. Наконец, 1 марта состоялся первый успешный полет. На этот раз моторы работали нормально, но уже спустя четыре дня полеты пришлось прекратить до особого распоряжения НКАП. С двигателей производства завода № 24 предписывалось снять регуляторы давления наддува и отправить на доработку. В середине марта полеты возобновились, но ненадолго: при опробовании ВМГ дважды разорвало воздушно-масляный радиатор. Причина была в том, что давление масла в контуре превышало расчетное значение.
Во второй половине марта пришел запрет на полеты всех опытных машин с АМ-35А и АМ-37 до устранения дефектов, выявившихся у этих моторов. Известно, что 12 марта 1941 г. при испытаниях МиГ-3 погиб заводской летчик А. Н. Екатов (именно он впервые поднял в небо И-200), а до него в этом же году сложили головы еще два летчика-испытателя «мигов»: Кулешов и Афанасьев. Волна катастроф пронеслась и по строевым частям. Положение было настолько серьезным, что вышло специальное постановление СНК СССР, в котором намечались меры по доработке моторов Микулина. Одним из важнейших мероприятий считалось внедрение механического управления лопатками Поликовского, регулировавшими направление потока воздуха на входе приводного центробежного нагнетателя (ПЦН).