Опытный образец истребителя совершил свой первый полет 22 декабря 1939 г. Машина, имевшая разнесенное хвостовое оперение, была оснащена двумя двигателями М-105, летчик располагался в передней гермокабине, а штурман-бомбардир и стрелок-радист – в задней гермокабине. В носовой части фюзеляжа были установлены две пушки ШВАК и два пулемета ШКАС, в хвостовой части находился пулемет ШКАС, дистанционно управлявшийся стрелком-радистом.
При использовании самолета в качестве истребителя-бомбардировщика предусматривалась возможность установки внешних держателей для двух бомб весом по 250 кг или 500 кг. В другом варианте вооружения самолет мог нести во внутреннем отсеке две кассеты К-76, в каждой из которых имелось 24 артиллерийских (неоперенных) снаряда калибра 76,2 мм или две кассеты К-100 с 96 бомбами весом по 2,5 кг в каждой. Кассеты предполагалось применять против плотного строя бомбардировщиков противника, атакуя строй сверху.
После завершения заводских испытаний 10 апреля 1940 г. две машины передали на государственные испытания в НИИ ВВС. Во время испытаний вторая машина попала в аварийную ситуацию и получила сильные повреждения. По результатам испытаний первой машины было сделано заключение о соответствии самолета требованиям технического задания и выданы рекомендации о доработке (увеличить площадь килей, изменить угол установки стабилизатора и др.) перед постройкой опытной партии самолетов ВИ-100, а также о создании на базе ВИ-100 пикирующего бомбардировщика.
С учетом потребности в быстрой замене основного фронтового бомбардировщика СБ командование ВВС РККА приняло решение о начале в июне 1940 г. серийного производства на базе ВИ-100 пикирующего бомбардировщика ПБ, который позже получил обозначение Пе-2.
Характеристики ВИ-100: экипаж – 3 человека, силовая установка – 2 х М-105 мощностью по 1100 л. е., размах крыла – 17,15 м и его площадь 40,5 м>2, длина самолета – 12,69 м, высота – 3,95 м, вес пустого – 5172 кг, взлетный вес – 7260 кг, максимальная скорость – 535 км/ч, дальность – 1400 км, скороподъемность – 588 м/мин, практический потолок – 12 200 м, вооружение – 2 пушки ШВАК калибра 20 мм, 3 пулемета ШКАС калибра 7,62 мм и до 1000 кг бомб.
Воздушный истребитель танков разрабатывался под руководством И.И. Поликарпова, который так же, как и многие советские авиаконструкторы, не избежал репрессий. Он с 1929 по 1931 г. находился в заключении, работая в ЦКБ-39 ОГПУ, где совместно с Д.П. Григоровичем разработал истребитель И-5. Под руководством Н.Н. Поликарпова работали А. И. Микоян, Д.Л. Томашевич, М.К Янгель, А.В. Потопалов, В. К. Таиров и другие специалисты, ставшие впоследствии видными конструкторами авиационной и ракетно-космической техники.
Проект самолета в двух вариантах, воздушный истребитель танков (ВИТ-1) и многоместный пушечный истребитель (МПИ-1), был разработан к началу 1937 г. В конце октября 1937 г. начались летные испытания опытного образца ВИТ-1, оснащенного двумя двигателями М-103 мощностью по 960 л. с. Машина имела усиленное вооружение: две крыльевые 37-мм пушки, одну 20-мм пушку в носовой части фюзеляжа, один пулемет для защиты задней полусферы, две 500-кг бомбы на наружной подвеске и 600 кг бомб в фюзеляжном бомбоотсеке. Во время испытаний самолет не смог достичь скорости 500 км/ч, кроме того, были некоторые проблемы с устойчивостью самолета в полете.
