28 августа 1939 г. проходило совместное совещание представителей НИИ ВВС, наркомата авиапромышленности завода № 22, ОКБ завода № 1 (Н. Н. Поликарпова) о загрузке производства завода № 22 и уточнения тактико-технических характеристик СПБ.
СПБ должен иметь вес пустого самолета равным 4070 кг, полетный вес 6550 кг (в перегрузку 7550 кг), длину 11,18 м, размах 17 м (площадь крыла — 42,93 кв. м). По сравнению с ВИТ-2с в конструкцию СПБ вносились следующие изменения:
1) выдвижные радиаторы в крыле упразднялись; вместо них устанавливались туннельные радиаторы за мотогондолами двигателей; всасывающие патрубки переносились в носок крыла;
2) вместо пушки ШВАК в кабине стрелка устанавливался пулемет БТ;
3) в фюзеляж вводилось два разъема;
4) изменялась задняя часть кабины и фюзеляжа;
5) вводилась люковая установка с пулеметом ШКАС;
6) вместо пушки ШВАК в носовой стрелковой установке размещали пулемет ШКАС.
Для удобства стрельбы из задней стрелковой установки часть гаргрота за остеклением складывалась при помощи специального механизма.
Совещание одобрило эти изменения как способствующие получению большей скорости, упрощению технологии сборки и быстрому переходу на другой мотор.
30 августа 1939 г. вышли два постановления КО при СНК СССР — № 221 и № 249 — об организации серийного производства СПБ на заводе № 22. Предписывалось освободить завод от внедрения в серию бомбардировщика ММН — последней модификации СБ. Это создало натянутые отношения Н. Н. Поликарпова с главным конструктором А. А. Архангельским и руководством завода № 22, что впоследствии сказалось на темпах и качестве постройки СПБ.
Первоначально в документации самолеты чаще обозначались как СБП (по-видимому, аббревиатура СБ была более привычна работникам завода, долгое время выпускавшего эти самолеты). Группа Жемчужина была переформирована в опытно-конструкторский отдел (ОКО) «Д».
Внедрение в серию СПБ началось с сентября 1939 г. Макет самолета построили в октябре 1939 г. Первый экземпляр был готов в самом конце декабря 1939 г., второй — в январе 1940 г. Они считались опытными, предназначались для проверки изменений, внесенных в конструкцию, и отличались друг от друга радиаторами (пластинчатый на первом и сотовый на втором). За ними следовали серийные машины. Опытные экземпляры имели нумерацию 1–0 (или 1/0), 2–0 (2/0), из первой серии — 1–1 (1/1), 2–1 (2/1), 3–1 (3/1) и т. д. Одну из машин первой серии планировалось оснастить турбокомпрессорами ТК-2.
По взаимному соглашению после внедрения в серию СПБ опытно-конструкторский отдел «Д» разворачивался в отдельное КБ во главе с Н. А. Жемчужиным, которому Поликарпов передавал авторские права на самолет.
Параллельно разрабатывались и модификации машины.
К СПБ проявил интерес Военно-морской флот. В августе 1939 г. Поликарпову предложили спроектировать поплавковый вариант СПБ, который в документации КБ обозначался как «Д морской» или «ДМ». СПБ (ДМ) был нужен прежде всего на Дальнем Востоке, где аэродромная сеть была развита недостаточно. В октябре 1939 г. сложился облик машины. СПБ (ДМ) развивал максимальную скорость 435 км/ч на высоте 3850 м. Дальность полета при 0,9 максимальной скорости достигала 860 км, при 0,7 — 1050 км. Практический потолок — 8650 м.
Бомбовая нагрузка СПБ (ДМ) составляла 600 км, в перегрузку — 1000 к г. Для сокращения пробега предполагалось использовать реверсивные винты. В марте 1940 г. готовилось специальное постановление Комитета Обороны при СНК СССР о постройке первого экземпляра к 1 октября 1940 г.
Проектировался СПБ и с турбокомпрессорами.
Стремясь повысить летные характеристики, Поликарпов рассматривал вопрос об установке на СПБ более мощных двигателей: М-106, М-120, АМ-37, М-71, М-81, с которыми максимальная скорость могла возрасти до 610–619 км/ч.