Οι δοκιμές των αναβαθμισμένων SB bis έλαβαν χώρα μεταξύ Σεπτεμβρίου του 1937 και Μαρτίου του 1938. Η εγκατάσταση των κινητήρων M-103 επέφερε ακόμη μεγαλύτερες επιδόσεις και στα τρία πειραματικά που κατασκευάστηκαν. Στις 2 Σεπτεμβρίου του 1937, το αεροσκάφος σημείωσε παγκόσμιο ρεκόρ ανυψώσεως φορτίου ενός τόνου στα 12.246,5 μέτρα. Η μεγίστη ταχύτητά του στα 4.500 μέτρα ανήλθε στα 445 χλμ./ώρα με τα νέα θερμαντικά σώματα νερού. Επίσης, το ιπτάμενο προσωπικό αξιολόγησε θετικά και την ορατότητα από το θάλαμο διακυβερνήσεως.
Ωστόσο, η εγκατάσταση του συστήματος των θερμαντικών σωμάτων είχε κι άλλα περιθώρια βελτιώσεως και το σύνολο των καινούριων αλλαγών οδήγησε στο SB bis 2, το οποίο εγκρίθηκε για μαζική παραγωγή. Διέθετε ενισχυμένη δομή, εξωτερικούς πυλώνες αναρτήσεως βομβών, καθώς και θωράκιση στο πιλοτήριο. Αυτό το τροποποιημένο ταχύ βομβαρδιστικό αποτέλεσε το πρωτότυπο για μαζική παραγωγή κατά το δεύτερο εξάμηνο του 1938 και το πρώτο του 1939. Το μέγιστο φορτίο βομβών αυξήθηκε στα 1.600 κιλά με κινητήρες M-103. Με βάρος πτήσεως 6.175 κιλών, η μέγιστη ταχύτητά του ήταν 419 χλμ/ώρα και διατηρήθηκε ο υψηλός ρυθμός ανόδου του. Χάρη στους νέους κινητήρες, τα δεδομένα απογειώσεως και προσγειώσεως του SB bis 2 παρέμειναν αμετάβλητα. Το μέγιστο βάρος, με φορτίο βομβών 1.500 κιλών και γεμάτες τις δεξαμενές καυσίμου αυξήθηκε στα 7.750 κιλά, παρέχοντας αυτονομία πτήσεως έως και 600 χλμ.
Οι στρατιωτικοί εμπειρογνώμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα πως παρά την όποια επιδείνωση των πτητικών χαρακτηριστικών του με μέγιστο φορτίο βομβών, το καινούριο αεροπλάνο με κινητήρες M-103 εξακολουθούσε να παραμένει στην κατηγορία των βομβαρδιστικών υψηλής ταχύτητας και αυξημένων μαχητικών ικανοτήτων. Με την έγκρισή του για παραγωγή, η σοβιετική αεροπορική βιομηχανία εντατικοποιούσε συνεχώς τους ρυθμούς κατασκευής. Το έτος 1937-1938 έβγαιναν από το εργοστάσιο έως και δεκατρία SB την ημέρα.
Ο μαζικός εφοδιασμός των μονάδων απαιτούσε ασφαλώς και τη δημιουργία μιας εκπαιδευτικής παραλλαγής του. Αυτό το ζήτημα επιχειρήθηκε να διευθετηθεί το Φθινόπωρο του 1937, με το πρώτο SB bis να εξοπλίζεται με δεύτερο χειριστήριο στο χώρο του πλοηγού. Στο ξεκίνημα των δοκιμών ωστόσο φάνηκε πως η συγκεκριμένη τροποποίηση δυσκόλευε την εκπαίδευση και επιδείνωνε την αεροδυναμική του αεροσκάφους. Το Μάρτιο του 1938 ακολούθησε μια νέα εκπαιδευτική έκδοση με ανοιχτό πιλοτήριο και παραδόθηκε για κρατικές δοκιμές. Τις πέρασε επιτυχώς και κατασκευάστηκε, αλλά σε περιορισμένο αριθμό, με την ονομασία USB.
Συνεχίζοντας τη βελτίωση του SB, το γραφείο σχεδιασμού του A.A. Arkhangelsky προχώρησε το 1938-1939 σε κάποιες καινοτομίες οι οποίες συνέβαλαν στην αύξηση της μαχητικής και επιχειρησιακής αποτελεσματικότητάς του. Αυτές περιελάμβαναν θωρακισμένες δεξαμενές καυσίμου και άλλες αποσπώμενες εξωτερικές, χωρητικότητας 372 λίτρων. Σειρά είχε ο εκσυγχρονισμός του οπλισμού. Το Καλοκαίρι του 1938 τοποθετήθηκαν δέκα εκτοξευτές ρουκετών RO-132 κάτω από τις πτέρυγες του αεροσκάφους. Οι δοκιμές είχαν αίσιο τέλος, οπότε εκδόθηκε επίσημη έγκριση εγκαταστάσεώς τους. Βέβαια, αυτό το ισχυρό τότε όπλο που προοριζόταν για καταστροφή χερσαίων κυρίως στόχων, πρακτικά δεν χρησιμοποιήθηκε κατά την προπολεμική εποχή για την εκπαίδευση του προσωπικού. Το Χειμώνα του 1939-1940, μόνο έξι SB διέθεταν εκτοξευτές RO-132 και αυτά αξιοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια του Σοβιετο-φινλανδικού πολέμου.
Από το SB είχε δημιουργηθεί και ο ελαφρύτερος τύπος του, το ANT-46 (DI-8), το οποίο ήταν ένα διθέσιο μαχητικό τροφοδοτούμενο με δύο γαλλικούς δεκατετρακύλινδρους αστεροειδείς Gnome–Rhone. Ο σχεδιασμός του ξεκίνησε το Νοέμβριο του 1934 και οι πρώτες πτήσεις πραγματοποιήθηκαν μεταξύ της 9ης και 13ης Αυγούστου του 1935. Υπεβλήθη κανονικά σε εκτενείς εργοστασιακές δοκιμές μέχρι τον Ιούνιο του 1936, αλλά δεν έγινε ποτέ δεκτό για ενδελεχή αξιολόγηση από κρατικούς φορείς ώστε να λάβει έγκριση μαζικής παραγωγής.
Να πούμε τέλος πως εκτός από τα βομβαρδιστικά, κατασκευάστηκε και ένας μικρός αριθμός ANT-40 για μεταφορές αγαθών και γραμμάτων. Αυτά έλαβαν την ονομασία PS-40 και παραδόθηκαν στην Aeroflot.
