Silniki te opracowywane były w tym czasie w biurze OKB-29 Tumanskiego i były dalszym rozwinięciem licencyjnego francuskiego 14-cylindrowego silnika gwiazdowego Gnome-Rhône 14K, stanowiącego napęd DB-3.
thumb|left|DB-3F (Ił-4) w muzeum – nos kadłuba Najbardziej widoczną zmianą był nowy, wydłużony o pół metra nos kadłuba DB-3F, z ruchomym stanowiskiem karabinu maszynowego SzKAS, skopiowanym ze stanowiska Ikara stosowanego w niemieckim He 111B, którego egzemplarz został zdobyty podczas wojny domowej w Hiszpanii. Nowa część nosowa była bardziej opływowa i chroniła nawigatora od przeciągów występujących przy starej nieszczelnej wieżyczce, zapewniając zarazem wystarczający kąt ostrzału i lepsze warunki obserwacji. Litera „F” w oznaczeniu pochodziła od fonar (z ros. osłona kabiny). Ulepszono konstrukcję płata, zwiększając jego powierzchnię o 1,1 m² i zmniejszając grubość, przy tym powiększono powierzchnię i kąt wychylenia klap kosztem zmniejszonych lotek. Zbiorniki paliwa, które wcześniej były integralną częścią konstrukcji skrzydeł, co powodowało problemy ze szczelnością, zastąpiono przez półelastyczne blaszane zbiorniki umieszczane w skrzydłach, pokryte wykładziną samouszczelniającą. Uproszczono sposób składania podwozia, które otrzymało powiększone koła z dwustronnymi hamulcami.