Новой машиной, к проектированию которой приступил Петляков, должен был стать высотный истребитель с большой дальностью полета и мощным наступательным вооружением. В этой работе совершенно несомненно просматривается связь с предыдущей машиной Петлякова - высотным бомбардировщиком АНТ-42.

Одной из центральных идей, положенных в основу проекта АНТ-42, было обеспечение высокой скорости полета на больших высотах. Разработчики будущего ТБ-7 стремились сделать так, чтобы истребители противника не могли его догонять в полете, чем обеспечивалась высокая выживаемость машины в условиях боевых действий. Но решить проблему защищенности тяжелого бомбардировщика только за счет высокой скорости полета на больших высотах в то время не удалось. Новые истребители, появившиеся во второй половине тридцатых годов, сделали резкий скачок в скоростных характеристиках по сравнению с самолетами прежнего поколения.

В этих условиях Петляков понял, что если нельзя прорваться в тыл противника самостоятельно, следует попробовать сделать это под прикрытием дальних истребителей большого радиуса действия. Так родилась идея высотного истребителя сопровождения. который должен был прикрывать АНТ-42 и дальних рейдах.

Самолет ВИ-100 можно считать поистине новаторским, несмотря на традиционную компоновочную схему. На машине стояли два новейших по тем временам мотора М-105 с турбокомпрессорами ТК-2, включенными в силовую схему мотогондол, и винтами ВИШ-42. Турбины компрессоров размещались по бортам мотогондол под передней кромкой крыла. Комфортные условия экипажу из трех человек создавали две гермокабины), снабжавшиеся сжатым воздухом от турбокомпрессоров и сохранявшие постоянным давление, начиная с высоты 3700м и до предельного потолка 10000м. Десятикратный запас прочности обеспечивал безопасное выполнение любых фигур высшего пилотажа. Широко были применены электродистанционные агрегаты управления.

Самолет имел мощное наступательное вооружение, включавшее две 20-мм пушки ШВАК и два 7,62-мм пулемета ШКАС. Для защиты истребителя от атак с задней полусферы предусматривалась установка неподвижного пулемета ШКАС в хвостовом коке. Для использования в качестве истребителя-бомбардировщика на самолете была предусмотрена возможность подвески на внешних держателях двух авиабомб калибра 250кг или 500кг.

Множество нововведений не прошли даром для "сотки": перечень выявленных на испытаниях дефектов оказался поистине необъятным. Но несмотря на выявленные недостатки, общее заключение по испытаниям самолета "100" было благоприятным. В нем признавалось целесообразным в целях использования хорошей аэродинамики самолета "100" создание на его базе пикирующего бомбардировщика без гермокабины.

Этот пункт заключения резко изменил судьбу "сотки". Перед руководством советской авиапромышленности стояла проблема быстрой замены основного фронтового бомбардировщика советских ВВС - СБ. Требовалась новая массовая машина для фронтовой авиации, и ею должен был стать пикирующий бомбардировщик. В результате на отчете по испытаниям "сотки" появилась резолюция начальника ВВС Красной Армии Я.Смушкевича: "Акт утверждается с внесением поправки в заключение: самолет "100" в пикирующем варианте признать целесообразным для серийной постройки". В варианте пикирующего бомбардировщика самолет получил обозначение Пе-2.