Верхняя тяжелая аэродинамическая турель ТАТ-БТ с пулеметом БТ калибра 12,7 мм монтировалась на кольце диаметром 1000 мм, укрепленном в средней части фюзеляжа. Для удобства стрельбы ось пулемета была смещена вправо от оси турели на 100 мм. Прицел коллиматорный К8-Т. Углы обстрела: по горизонту — 360°, вверх — 65°, вниз по борту — 45°. Питание пулемета — сменными магазинами по 40 патронов. Турель закрывалась прозрачным экраном, каркас которого был выполнен из труб. На экране имелись аэродинамические компенсаторы в виде двух выпускающихся лепестков. Боекомплект установки — 400 патронов.
На первых серийных самолетах временно, до начала серийных поставок турелей ТАТ-БТ, монтировались серийные верхние установки МВ-3 конструкции Можаровского и Веневидова с пулеметом ШКАС, прицелом ОПТ-1 и боекомплектом 1200 патронов.
Бомбардировочное вооружение самолета включало две наружные балки Дер-19-20 с возможностью подвески бомб калибра от 100 до 1000 кг (ФАБ-100, ФАБ-250, ФАБ-500, ФАБ-1000, БРАБ-220, БРАБ-500, БРАБ-1000, П-250 и др.). Внутри бомбоотсека были смонтированы 2 двухзамковых кассетных бомбодержателя КД3-240, предназначенные для подвески четырех бомб ФАБ-250 или ФАБ-500, а также 4 трехзамковых кассетных бомбодержателя КД2-240, предназначенных для подвески 12 бомб ФАБ-50 или ФАБ-100. На наружной подвеске самолет мог нести 2 выливных авиационных прибора ВАП-500 или столько же универсальных химических авиационных приборов УХАП-500, которые в годы войны использовались для постановки дымовых завес. Внутрь бомбоотсека можно было подвесить 4 авиационные бомбовые кассеты АБК-240, предназначенные для загрузки в них навалом мелких бомб (калибром до 15 кг) и ампул с зажигательной смесью. Максимальная бомбовая нагрузка — 4000 кг (две ФАБ-1000 снаружи и четыре ФАБ-500 на внутренней подвеске).
Прицеливание при бомбометании обеспечивалось: днем со средних и больших высот — с помощью оптического прицела ОПБ-2М, ночью и днем с малых высот — с помощью ночного коллиматорного прицела НКПБ-3. На самолете устанавливался основной электрический сбрасыватель ЭСБР-5 и аварийный механический сбрасыватель АСШ-340. Оба они были смонтированы в кабине штурмана.
В состав бортового оборудования входили радиостанция РСБ-бис и радиополукомпас РПК-2. Нижняя мачта антенной системы выдвигалась из фюзеляжа одновременно с уборкой шасси. Внутренняя связь между членами экипажа осуществлялась с помощью переговорного устройства СПУ-4бис, имелась звуковая и световая сигнализация, а также пневмопочта между штурманом и радистом. Аэронавигационное оборудование (гиромагнитный компас ГМК-2, авиагоризонт, комплект пилотажных приборов) было рассчитано на выполнение «слепых» и ночных полетов, часть самолетов оборудовалась прообразом автопилота — автоматом курса АК-1. Для посадок на неосвещенные аэродромы имелась посадочная фара в левой консоли и установка с двумя парашютными ракетами. Высотное оборудование самолета обеспечивало экипаж запасом кислорода на 8 часов полета. Фотооборудование было представлено дневным фотоаппаратом АФА-Б (на части самолетов) с дистанционным управлением.