Дальнейшим развитием темы скоростного дневного бомбардировщика (СДБ) стала разработка самолета Ту-10 (одно время машину обозначали Ту-4). На заводе самолет шел под шифром "68".

Ту-10 представлял собой серийный Ту-2 с двигателями АМ-39ФН-2. Был установлен новый фонарь пилота и штурмана, одно большое круглое окно нижней стрелковой установки вместо трех маленьких, увеличено вертикальное оперение. Экипаж, как и на Ту-2, состоял из 4 человек (летчик, штурман, стрелок-радист и стрелок). Нормальная и максимальная бомбовая нагрузка сохранилась неизменной, причем можно было подвешивать бомбу весом в 2000кг. При работе на морском театре военных действий, самолет позволял подвеску 2-х торпед или трех мин весом 1000кг. Стрелково-пушечное вооружение осталось прежним: три 12.7-мм пулемета УБТ (в верхней передней, верхней задней и нижней пулеметных точках) и две неподвижных 20-мм пушки ШВАК.

Впервый новый самолет поднялся в воздух в мае 1945 года. Доводка самолета продолжалась до ноября 1946 года. На самолет установили двигатели АМ-39ФН2 с четырехлопастными флюгерными винтами и пылефильтрами на всасывающих патрубках, вертикальное оперение еще большей площади. Госиспытания Ту-10 прошел удовлетворительно и был построен небольшой серией.

Ту-10 воплотил в себе все лучшее для машины своего назначения - большую скорость в сочетании со значительной бомбовой нагрузкой, мощным оборонительным вооружением и необходимой дальностью полета. Он стал последним серийным поршневым бомбардировщиком такого класса - ОКБ уже работало над реактивными самолетами.