Пилотировал его лётчик-испытатель Нюхтиков Михаил Александрович.
Эскизный проект будущего лучшего фронтового бомбардировщика Второй мировой войны был выполнен в феврале 1940 года. Основные работы по созданию самолёта начались в соответствии с июньским 1940 года постановлением ГКО и приказом НКАП. Предусматривалась постройка трёх машин с двигателями жидкостного охлаждения: одной с АМ-35А и двух - с М-120ТК. 17 августа 1940 года проектирование было полностью закончено. В октябре было принято решение о замене двигателей АМ-35А более мощными АМ-37 (1400 л.с.).
8 января 1941 года на заводе №156 завершили постройку опытного самолёта, 10-го января его перевезли на аэродром НИИ ВВС (Чкаловский) и 29 января лётчик-испытатель М.А.Нюхтиков совершил первый полёт.
Во время испытаний машины "103" удалось получить параметры, близкие к аналогичным характеристикам истребителей тех лет.
Боевая работа серийной машины Ту-2 началась 14 сентября 1942 года. Лётчиками отмечались его положительные качаства: высокая эффективность при поражении крупных военных объектов и укреплений противника, мощное и рационально расположенное оборонительное вооружение, современное борудование, неплохие лётные данные.