Poważnym zmianom uległa konstrukcja skrzydła, którego powierzchnię zmniejszono o 8,5 m² wprowadzając nowe końcówki z belkowymi dźwigarami, tłoczonymi żebrami i dodatkowymi zbiornikami paliwa po 205 litrów każdy. Zmiany w uzbrojeniu objęły instalację nowej wieżyczki TUR-9 przy jednoczesnym zmniejszeniu wszystkich karabinów z 4 do 3 (1 zamiast zdwojonego karabinu nawigatora).
Mimo tak szerokiego zakresu modyfikacji uzyskano jedynie nieznaczny przyrost prędkości (458 km/h na wysokości 4200 m), oraz skrócenie czasu wznoszenia na wysokość przelotową; pogorszyły się natomiast charakterystyki lotu z małą prędkością, a prędkość lądowania wzrosła ze 110 km/h do 160 km/h. Ostatecznie samolot trafił do eksploatacji w iniach lotniczych Aerofłot, gdzie zdobył przezwisko „szczupak”.
Ostatnią modyfikacją (w pewnej mierze opartą na M-105) była wersja SB-RK, wkrótce przemianowana na Ar-2 (od inicjałów swego konstruktora – A. Archangielskiego) z silnikami M-105R o mocy 1100 KM, powierzchnią skrzydeł zmniejszoną do 48,2 m² (z 56,7 m² w wersji M-103), zmniejszono też usterzenie pionowe i poziome. Powrócono także do pierwotnej liczby czterech karabinów SzKAS (2x z przodu i 2x z tyłu).