В соответствии с мартовским 1944 года постановлением ГКО на заводе № 22 построили самолет для спецрейсов Пе-8 № 42712 с дизельными двигателями АЧ-30Б в пассажирском варианте. Внешне он отличался от серийных машин отсутствием на фюзеляже турели ТАТ и увеличенной за счет форкиля площадью вертикального оперения. В фюзеляжной части (в районе центроплана) располагалась спальная кабина для трех человек, за ней (в Ф-3) – пассажирская на двенадцать мест с креслами типа устанавливавшихся на Ли-2, в хвостовой – туалетная комната. В бортах фюзеляжа появились иллюминаторы. Грузовые отсеки использовали для багажа.
Воздушные винты и стекла кабин пилотов оснащались антиобледенительными устройствами. Для пассажиров на случай полета на большой высоте предназначались четыре кислородных баллона общей емкостью сорок литров и легочные автоматы КП-12. Вооружение состояло из носовой, кормовой и шассийных стрелковых установок. Бомбардировочное вооружение было полностью снято.
В итоге вес пустого самолета на 1362 кг превысил расчетный. В то же время согласно расчетам ожидалось при максимальном взлетном весе 35 500 кг достигнуть дальности полета 5600 км. Однако в ходе государственных испытаний, завершившихся в мае 1945 года, из-за постоянного выброса масла и недоведенности маслосистемы дальность беспосадочного полета определить не удалось. Отмечалось также неудобное расположение навигационных приборов и оборудования в кабине штурмана.
В 1944 году в СССР попала документация по самолету-снаряду ФАУ-1, переданная В.Н. Челомею, до этого занимавшемуся разработкой пульсирующих ВРД. В результате работа, на которую немцы потратили пять лет, была выполнена менее чем за год. В марте 1945 года начались летные испытания самолетов-снарядов сначала 10Х, а затем 14Х, запускавшихся с Пе-8, но в состав вооружения они не входили.
После войны три Пе-8 с двигателями АШ-82ФН без вооружения передали в Полярную авиацию, где они эксплуатировались под индексами Н396, Н550 и Н562. Самолет СССР Н396 летал, видимо, с силовыми установками с четырехлопастными винтами, заимствованными от Ту-2. На Н550 пилот Агров потерпел аварию 1 мая 1950 года при посадке на аэродроме о.Диксон. После этого самолет не восстанавливался. Вторым пилотом в экипаже Агрова был Герой Советского Союза командир Пе-8 203-го полка А.С. Додонов.
На Н562 изменили остекление кабины штурмана и по аналогии с пассажирским вариантом Пе-8 для увеличения запаса путевой устойчивости установили форкиль. Винтомоторную установку, видимо, заимствовали с пассажирского самолета Ил-12. На этой машине пилот Н.Задков совершил перелет на станцию «Северный полюс-2». В 1952 году он перевез в Заполярье вертолет Ми-1 на наружной подвеске. На одном самолете в НИИ ВВС после войны в носовой части фюзеляжа установили балансирный станок для высотных испытаний двигателя АШ-82ФН. Первый полет на доработанной машине и ее испытания провел П.М. Стефановский. Однако к моменту создания летающей лаборатории