Hai hay bốn chiếc Pe-8 cuối cùng được hoàn thành năm 1944 với tên gọi Pe-8ON (Osobovo Naznacheniya — phi vụ đặc biệt) với các động cơ Charomskiy ACh-30B và một fillet ở đáy của cánh ổn định dọc. Chúng là những chiếc máy bay chở VIP với khả năng chuyên chở 12 người và 1200 kg hàng hoá.[13] Các nguồn không thống nhất việc trang bị vũ khí, hoặc một phần hoặc tổng thể, có bị dỡ bỏ không.[14]

Một số lượng Pe-8 đã được chuyển cho Aeroflot phục vụ việc thám hiểm cực sau chiến tranh. Chúng bị dỡ bỏ mọi trang bị thời chiến và các bình nhiên liệu phụ được lắp thêm vào. Chúng được sơn màu cam và có động cơ được nâng cấp lên loại ASh-82FN hoặc Shvetsov ASh-73. Một chiếc đã hạ cánh xuống Bắc Cực năm 1954[14] và những chiếc khác giúp giám sát các trạm băng nổi NP-2, NP-3 và NP-4 hồi cuối thập niên 1950.[13]

John Taylor tuyên bố rằng một phiên bản chở khách đã được thiết kế với tên gọi PS-42 với khả năng chở 70 hành khách, nhưng điều này không được các nguồn khác xác nhận.[15]

Pe-8 đã được sử dụng nhiều làm phòng thí nghiệm trong các cuộc thử nghiệm liên quan tới các copy của Liên Xô về loại bom bay V-1 của Đức và nó được định danh là Pe-8LL cho các cuộc thử nghiệm nguyên mẫu piston. Nó cũng được dùng làm máy bay mẹ cho động cơ tên lửa thực nghiệm Bisnovat 5 năm 1948–49.[13]