Первая попытка установить на Ан-2 турбовинтовой двигатель была сделана еще в 1967 году, когда самолет планировали оснастить двигателем ТВД-10А, разработанный для Бе-30. Но Бе-30 серийно не выпускался и работы по двигателю остановили. В 1971 году был представлен проект Ан-2 с двигателем ТВ2–117С, но по ряду причин он не был реализован. Только в мае 1980 года был выполнен первый полет прототипа Ан-2 с турбовинтовым двигателем.

Ан-3 является глубокой модернизацией самолета Ан-2, заключающейся в замене поршневого двигателя АШ-62ИР на турбовинтовой ТВД-20 с трехлопастным реверсивным винтом. Изменена компоновка кабины экипажа, установлены системы обогрева и вентиляции кабин, удлинен фюзеляж и установлена дверь пилотов по левому борту. Обновлено электротехническое и пилотажно-навигационное оборудование, появилась централизованная система сигнализации и новая противопожарная система. В итоге появилась возможность повышения взлетной массы самолета до 5800кг, коммерческой загрузки до 1800кг, при сохранении той же потребной взлетно-посадочной полосы.

Модификация Ан-3ТК создана на базе самолета Ан-3Т. В машине устанавливаются 12 мягких складывающихся и откидывающихся к стенкам фюзеляжа кресел. Для личного багажа пассажиров устанавливаются откидные полки, санузел и питьевая точка. Для улучшения внешнего вида самолета, освещения пассажирского салона и повышения комфорта оборудуются квадратные окна, тепло- и звукоизоляция, вентиляция и обогрев к каждому пассажирскому месту. Вводится аварийный дополнительный выход по правому борту. Ан-3ТК может перевозить 9 пассажиров и три человека обслуживающего персонала или 1800кг коммерческого груза. Возможны смешанные перевозки грузов и пассажиров одновременно.

Госиспытания начались только в 1986 году, из–за трудности с организацией производства двигателя. К 1991 году был проведён весь комплекс испытаний. Но в связи с распадом СССР и развалом экономики самолёт не поступил в производство. Возможность возобновить проект появилась летом 1997 года и год спустя был построен первый серийный Ан-3. Но из-за кризиса серийное производство было остановлено.

В 2012 году в России еще числится свыше 2000 самолетов Ан-2, большинство из которых еще можно восстановить до летного состояния. При этом ставится задача перехода на авиационный керосин, обеспечения автономности и независимости от наземных служб при техническом обслуживании и подготовке воздушного судна к полету, улучшения температурных условий в салоне и кабине экипажа. Учитывая то, что в России отсутствует современный экономичный двигатель, было предложено установить на самолет американский турбовинтовой двигатель Honeywell ТРЕ-331-12 мощностью 1100л.с. с пятилопастным винтом. Доработкой самолета занимается институт СибНИА.

Измененили только носовую часть самолета и перекомпоновали двигательный отсек. Была переделана система отопления салона и кабины пилотов с использованием отбора горячего воздуха от нового двигателя. В двигательном отсеке разместили автомобильный воздушный дизельный подогреватель для обогрева отсека и салона самолета на стоянке. Перкалевую обшивку заменили синтетической тканью с увеличенным сроком службы. Самолет получил название Ан-2МС (ТВС-2МС).

Испытания самолета начались в сентябре 2011 года. Более обтекаемая носовая часть снизила лобовое сопротивление, и улучшилось обтекание потоком от воздушного винта. При взлетной массе 4700кг самолету хватает 50м, чтобы оторваться от земли, а пробег на грунте при использовании реверса винта составляет 35м. С выпущенными на 20% закрылками самолет выполняет управляемый полет на скорости 35км/ч.

В июле 2013 года появился украинский вариант Ан-2-100 с двигателем МС-14 разработки компании "Мотор-Сич" и трехлопастным реверсивным винтом. Одним из главных преимуществ использования турбовинтового двигателя считается переход с дефицитного авиационного бензина на керосин. Благодаря использованию системы отбора воздуха от двигателя существенно улучшился комфорт для пассажиров и экипажа.

Производство самолета Ан-2-100 будет выполняться путем переоборудования находящихся в эксплуатации самолетов Ан-2. Для снижения стоимости доработки решили отказаться от фюзеляжной вставки с дверью для экипажа, как было на Ан-3, а приборное и радиоэлектронное оборудование обновить лишь в минимальном объеме.

Из-за высокой стоимости турбовинтовых двигателей и архаичности конструкции Ан-2 проекты ремоторизации самолета не выходят за экспериментальную фазу. Но разработки подобных проектов продолжаются и в июне 2105 года в небо поднялся вариант ТВС-2ДТ, сделанный на базе ТВС-2МС с тем же двигателем Honeywell TPE-331-12. Принципиальным отличием этого самолета стало цельнокомпозитное крыло большого удлинения. Панели, лонжероны и нервюры крыла бипланной схемы изготовлены из углепластика. Полностью отсутствуют расчалки, что позволит в полтора раза увеличить скорость полета при сохранении высоких взлетно-посадочных характеристик. Самолет ТВС-2ДТ сможет перевозить до 4000кг груза, дальность полета увеличена до 3500км, а максимальная скорость составляет 450км/ч. Новое приборное оборудование позволит выполнять полеты днем и ночью, в сложных метеоусловиях.

Еще одним вариант доработки самолета предложила компания "Технорегион" из краснодарского края. На самолет ТР-301ТВ установили двигатель Walter М-601 с трехлопастным винтом. Нижнее крыло сняли, превратив самолет в подкосный высокоплан. Кабину переделали под одного пилота. Хотя мощность двигателя М-601 всего 750л.с., но благодаря тому, что самолет стал на тонну легче, его летные характеристики не ухудшились. Вместе с тем, существенное изменение площади крыла не могло не сказаться на аэродинамических и посадочных характеристиках самолета. На испытания самолет вышел в 2015 году, но маловероятно, что машину доведут до массового производства.