Ильюшин же главной причиной задержки считал отрицательное отношение к модификации со стороны директора завода №23 Иосиловича. Об этом он писал в письме Шахурину №1/787с от 14 июля 1943 г., указывая на ненормальность этого положения и обращаясь с просьбой привлечь директора к ответственности. "В дополнение к вышеизложенному, - писал Ильюшин, - считаю необходимым доложить Вам имевший место факт по вопросу об улучшенном самолете. Летчик В.К.Коккинаки, произведший два полета и обнаруживший значительное улучшение пилотажных свойств самолета, договорился с генерал-лейтенантом Марковым и мною, чтобы инспектора-летчики АДД полетали бы на этом самолете и дали бы свое заключение на предмет быстрейшего запуска указанных изменений в серию. Облет был назначен на воскресенье 11 июля на аэродроме 1-й дивизии АДД в Монино… Накануне в субботу… Коккинаки договорился с Иосиловичем, что самолет Ил-4 будет готов в 11 час. утра в воскресенье для полета в Монино. Когда Коккинаки прибыл в 10.45 на аэродром завода к Иосиловичу, то последний отказался предоставить самолет для облета, мотивируя тем, что он не оформлен военпредом… После полуторачасового ожидания Коккинаки полетел на Монинский аэродром на У-2, где мы вынуждены были извиниться перед собравшимися…" Впрочем, и директора, не желавшего нарушать налаженный технологический цикл, можно понять…
В 1943 г. начался наконец выпуск Ил-4, оборудованных противообледенительной системой. Передние кромки крыла обогревались воздухом, прошедшим через подвесные теплообменники на выхлопных коллекторах двигателей. Хвостовое оперение имело отдельный источник тепла. Лобовые стекла кабины летчика смачивались антифризом. Конечно, теплообменники привели к очередному снижению скорости полета, но зато расширился диапазон условий применения бомбардировщика. Судя по всему, еще до конца 1942 г. около 60 Ил-4 были поставлены в части с автопилотами, и на 100 машинах установили аппаратуру слепой посадки "Ночь-1". С середины 1943 г. на каждом втором Ил-4 ставились автоматы курса АПГ-1. В состав стандартного оборудования вошли и необходимые в ночных полетах "лампы ультрафиолетового освещения" приборных панелей, которые до этого устанавливались в частях кустарным способом. В конце осени в проводку управления рулями высоты включили пружинные компенсаторы. На самолете применили новое переговорное устройство, радиостанцию, бомбовый прицел, кислородное оборудование, колеса размером 1100x400 мм, усовершенствовали "наземку" и т.д. Закончилась самодеятельность и в установке глушителей-пламегасителей. Вариант, разработанный ЦИАМ, пошел в массовое производство и оказался очень удачным. В результате этих мероприятий не только значительно упростилась эксплуатация самолета, но и возросла его боевая эффективность, а доверие к нему со стороны экипажей стало неуклонно возрастать.
Этому способствовало и постоянное совершенствование штатной силовой установки бомбардировщика. На основе результатов работ по М-89 осенью 1943 г. взлетную мощность М-88 повысили до 1250 л.с., а ресурс - до 200 час. Тогда же на всасывающие патрубки начали устанавливать пылеуловители. Скорость Ил-4 на расчетной высоте возросла на 15 км/ч, потолок - на 1000 м, несколько сократился разбег. По названным параметрам самолет стал приближаться к варианту с М-82, делая вопрос о переходе на этот мотор еще более неопределенным. С 15 октября 1944 г. некоторые Ил-4 выходили из цехов с флюгерными винтами УФ-61ИФ, а через год последние машины - с АВ-7ФЕ-158А.
Необходимо отметить, что почти все описанные изменения выполнялись не только на самолетах, передаваемых АДД, но и на морских Ил-4, отличавшихся способностью нести минно-торпедное вооружение.
В военные годы развитие Ил-4 шло не только магистральным путем совершенствования его основного варианта, но и тропками создания его модификаций. Первым шагом на этом пути можно считать ДБ-ЗФ с полностью деревянным фюзеляжем, который был сделан еще до войны, и о котором мы уже писали. Серийно построили 5 таких самолетов, и в августе 1941 г. они находились в строевых частях в районе Ржева или Ярославля. 30 августа Ильюшин предлагал Шахурину установить на них двигатели М-105 (письмо №1116с), однако в суматохе отступления этого, скорее всего, сделано не было. А 21 апреля 1942 г. приказом НКАП №305а/сс работа была прекращена как имеющая второстепенное значение.
Впоследствии проводились исследования по установке на Ил-4 и других авиадвигателей, как советских (М-90, дизель М-30), так и импортных (Райт R-2600, Пратт-Уитни "Дабл-Уосп", Пратт-Уитни R-1830-33). При этом оказалось, что Ил-4 настолько органично сочетается с "родным" М-88, что установка любого другого мотора обязательно приводит к ухудшению каких-либо важных летных характеристик. Поэтому на практике была выполнена только установка М-90, но уже в рамках создания самолета Ил-6.
Необходимость работать с раскисших грунтовых полос вызвала к жизни идею производить взлет Ил-4 с уменьшенной массой, а затем дозаправляться от буксируемого планера А-7. На бомбардировщике проложили трубопроводы к двум центропланным бакам, сделали тросовое ограждение для защиты хвостового оперения, а в грузовой кабине планера разместили два бака в 300 и 700 л, бензонасос, два аккумулятора. Использовали дюритовый шланг диаметром 30/25 мм, который крепился к тросу длиной 70 м через каждые полметра. С 27 декабря 1942 г. по 6 января 1943 г. аэропоезд прошел летные испытания, в результате которых было выявлено, что техника пилотирования планера и самолета изменилась незначительно, а перекачка топлива осуществлялась просто и надежно. При бомбовой нагрузке 1500 кг после дозаправки полетная масса Ил-4 достигала 11280 кг, а запас топлива - 2800 кг. Несмотря на явный успех испытаний, способ распространения не нашел.
В период 1942-43 гг. велись работы, в результате которых появился Ил-4ТК (по иным источникам - Ил-4К) - экспериментальный высотный разведчик и бомбардировщик с турбокомпрессорами и гермокабиной пилота и штурмана. Самолет проектировался для полетов на высоте 11000 м и имел два варианта носовой части: полусферической без вооружения и в виде усеченной снизу полусферы, под которой могла устанавливаться дистанционно управляемая стрелковая установка. Из-за сложностей с последней к постройке был принят первый вариант. В гермокабине вентиляционного типа пилот сидел перед штурманом. Давление регулировалось системой клапанов, температура поддерживалась воздухо-воздушным радиатором. Воздух поступал от турбокомпрессоров. В хвостовой части фюзеляжа был установлен аэрофотоаппарат АФА-3 с дистанционным управлением. За счет установки дополнительного оборудования полетная масса машины выросла до 10593 кг. На Ил-4ТК установили разработанные в ЦИАМе турбокомпрессоры ТК-3, которые позволяли сохранять мощность двигателей М-88Б на большой высоте до величин 875-880 л.с. Для обеспечения пожаробезопасности турбокомпрессоры, работающие от выхлопных газов, установили вдали от бензобаков и выхлопных коллекторов в тыльных частях мотогондол под крылом. Выхлопные газы подводились по трубам, расположенным по обеим сторонам мотогондол в желобах с противопожарной защитой. Наружный воздух поступал в нагнетатель через всасывающие патрубки наверху мотогондолы. Первый полет Ил-4ТК выполнил В.К.Коккинаки 16 марта 1943 г. Испытания показали несоответствие характеристик ТК-3 расчетным, а винт ВИШ-61-ИФ не обеспечивал требуемого съема тяги. В результате высота полета составила лишь 9300 м. Планировалась установка усовершенствованных турбокомпрессоров ТК-М и новых высотных винтов АВ-9Ф, но эти работы в условиях завершения войны выполнены не были, так как после завоевания господства в воздухе задачи, на которые был рассчитан Ил-4ТК, могли решаться обычными серийными машинами.