В октябре 1950 г. Главнокомандующий ВВС СА маршал П.Ф.Жигарев обратился к С.В.Ильюшину с письмом, в котором предлагал рассмотреть вопрос о возобновлении серийного выпуска штурмовика Ил-10 АМ-42 как боевого самолета непосредственной поддержки войск, "еще не утратившего своих боевых возможностей". При этом Главком предлагал "установить новое крыло для упрощения техники пилотирования" и усилить наступательное вооружение штурмовика путем замены пушек НС-23 и пулеметов ШКАС на 4 пушки НР-23 и замены ВУ-9 на модифицированную ВУ-9М.
Поводом для такого решения военных в немалой степени послужило весьма успешное применение штурмовиков Ил-10 корейскими и китайскими летчиками в войне против войск Южной Кореи и ООН.
После недолгих согласований 12 января 1951 г. вышло Постановление Совмина СССР 4525-1997 об организации на авиазаводе 168 (г. Ростов-на-Дону) серийного производства Ил-10. Согласно Постановлению 168-й авиазавод к концу года должен был выпустить 5 штурмовиков, а в следующем году - 150 Ил-10.
С целью ускорения работ по модернизации Ил-10 ВВС передали в ОКБ С.В.Ильюшина пару "десяток" последних серий производства авиазавода 64.
На первом Ил-10 установили 4 пушки НР-23 (600 снарядов) и новую пневмосистему перезарядки пушек. Установили электрифицированную оборонительную пушечную установку ВУ-9М с пушкой Б-20ЭН (150 снарядов). Под консолями крыла устанавливались 4 ракетных орудия РО-82. Вес бомбовой нагрузки остался без изменений: нормальная - 400 кг, максимальная -600 кг. Установили новые консоли крыла с увеличенной до 33 м2 площадью. Профиль крыла Кларк УН. Законцов-ки крыла стали прямыми. Вместо сплошного, не перекрывающегося под фюзеляжем взлетно-посадочного щитка "Шренка" установили щелевой закрылок такой же площадью с большими углами отклонения и лучшими несущими свойствами. Все это способствовало улучшению взлетно-посадочных, маневренных и боевых свойств штурмовика.
В апреле 1951 г. провели испытания вооружения в воздухе и на земле. Электрификация пушечной турели позволила значительно сократить время перемещения оружия, что повысило оборонительные возможности штурмовика.
Второй Ил-10 доработали более кардинально. Кроме изменений, внесенных в первый Ил-10, на втором экземпляре доработали бронекорпус и хвостовую часть с оперением. Носовая часть удлинена на 250 мм, а хвостовая часть - на 500 мм. Хвостовое колесо перенесено назад на 700 мм (с 12 на 14 шпангоут). Горизонтальное оперение измененной в плане формы было поднято на 75 мм и вынесено из спутной струи, что улучшило условия его работы, особенно на взлетно-посадочных режимах. По сравнению с Ил-10 были значительно увеличены площади всех рулевых поверностей штурмовика. Установили новое шасси без развала и схода колес с усиленными тормозами. Колеса шасси вместо 800x260 мм стали несколько больших размеров - 900x300 мм. Улучшена противопожарная изоляция кабины летчика от моторной установки. Введена система пожаротушения. Добавлена дублирующая жесткая проводка управления рулем высоты. Введена аварийная система выпуска шасси вместо механической и воздушная аварийная система торможения. Увеличен состав оборудования: введены аппаратура слепой посадки ОСП-48, радиокомпас АРК-5, маркерный приемник МРП-48П, гирополукомпас ГПК-48 и дистанционный компас ДГМК-3, радиовысотомер РВ-2. На лобовом стекле кабины летчика устанавливались противообледенительное устройство и снегоочиститель. Противообледенитель устанавливался и на винт мотора.
Изменены крепления пушек НР-23. Изменена система подвески бомб и система аварийного управления бомбосбрасыванием. Добавлена наружная подвеска бомб под консолями -крыла (обеспечивалась подвеска бомб калибра 250 кг). Снят держатель авиационных гранат. Предусмотрена возможность подвески дополнительных бензобаков (по 150 л) на бомбовые консольные держатели.
Отметим, что состав оборудования Ил-10М обеспечивал боевое применение штурмовика практически в любых метеусловиях и ночью.
2 июля 1951 г. шеф-пилот ОКБ В.К.Коккинаки выполнил на Ил-10М первый полет. К 28 августа Ил-10М успешно прошел программу заводских испытаний, и 31 августа модифицированный штурмовик поступил в ГК НИИ ВВС для производства контрольных государственных испытаний. Испытания в НИИ ВВС продолжались до 25 октября 51-го, после чего самолет был возвращен на завод для доводки. В январе 1952 г. Ил-10М проходил повторные госиспытания в ГК НИИ ВВС (принят на испытания 25.12.51 г.), но неудачно. Устранение выявленных на повторных испытаниях недостатков и дефектов штурмовика затянулось до середины лета 1952 г. - 7 июля Бугайский доложил Главному конструктору, что "Ил-10М доработан согласно замечаниям госиспытаний января 1952 г., прошел заводские испытания и может быть предъявлен на государственные испытания." В августе 1952 г. модифицированная "десятка" в третий раз была предъявлена на госиспытания, и на этот раз удачно.
При полетном весе 6875 кг максимальная горизонтальная скорость полета опытного Ил-10М на высоте 2650 м оказалась равной 512 км/ч, у земли - 476 км/ч. Время набора высоты 1000 м составило 2,1 мин, а высоты 3000 м - 6,4 мин. Дальность полета на высоте 500 м с бомовой нагрузкой 400 кг без подвесных топливных баков достигала 800 км. Длина разбега (закрылок отклонен на 25 ) -410м, пробега (закрылок отклонен на 50 ) - 500 м. Посадочная скорость при весе на посадке 5865 кг (закрылок отклонен на 50 ) - 138 км/ч. С подвесными топливными баками емкостью по 150 л каждый максимальная скорость штурмовика (начальный полетный вес 7298 кг) уменьшалась примерно на 30 км у земли и на 33 км - на высоте 2000 м, но максимальная дальность полета на высоте возрастала до 1030 км.
В июле 1953 г. в ГК НИИ ВВС проходил контрольные государственные испытания серийный Ил-10М (зав. 16800207) производства завода 168 (ведущий летчик-испытатель М.Твеленев, ведущий инженер - Н.Головко, летчики облета - Ю.Антипов и П.Белясник). Не успев пройти полный цикл испытаний, штурмовик 29 сентября был возвращен на завод для доработки хвостового оперения. После устранения дефектов самолет в ноябре вновь перелетел в ГК НИИ ВВС для завершения программы госиспытании.
В качестве основного недостатка серийного Ил-10М летчики ГК НИИ ВВС отмечали неудовлетворительную путевую устойчивость: "Раскачивание самолета в путевом отношении на скоростях по прибору более 400 км/ ч делает невозможным ведение прицельной стрельбы из оружия по {почечным целям,"
При выяснении причин неустойчивости штурмовика оказалось, что к такому эффекту привела установка угольников на руль поворота, устранявших ранее выявленные автоколебания самолета. После установки подфюзеляжного гребня путевая устойчивость Ил-10М вошла в норму, и в дальнейшем на всех серийных Ил-10М устанавливался такой гребень.
Завод 168 в период 1952-54 гг. построил 136 экземпляров Ил-10М, из них в 1952 г. - 1 машину, в 1953 г. -100 штук и в 54-м - 35 штурмовиков. В 1953 г. к выпуску Ил-10М был подключен авиазавод 47 в Оренбурге, выпустивший в 1953 г. 4 штурмовика этого типа и в 54-м - 6 машин.
По состоянию на 1 января 1955 г. ВВС Советской Армии в своем составе имели 19 штурмовых авиаполков, на вооружении которых состояли 1700 штурмовиков Ил-10 и Ил-10М и 130 реактивных истребителей-бомбардировщиков МиГ-15бис.
В апреле 1956 г. министр обороны маршал Г.К.Жуков представил руководству страны подготовленный Генштабом и Главным штабом ВВС доклад о состоянии и перспективах развития штурмовой авиации. В докладе делался вывод о низкой эффективности штурмовиков на поле боя в современной войне и фактически предлагалось ликвидировать штурмовую авиацию, обеспечив решение боевых задач по непосредственной авиационной поддержке наземных войск в наступлении и обороне силами бомбардировочной и истребительной авиации. В результате обсуждения "в верхах" вышел приказ министра обороны от 20.04.56 г., согласно которому в составе ВВС СА упразднялась штурмовая авиация, имеющиеся Ил-10 и Ил-10М списывались "по плану МО", летный состав частично переучивался на МиГ-15бис, а частично - переводился в истребительную авиацию ВВС и ПВО. Параллельно с разгоном штурмовой авиации Постановлением правительства от 13.04.56 г. было остановлено серийное производство реактивного бронированного штурмовика Ил-40 и прекращены все опытные работы по перспективным самолетам-штурмовикам. После громкой славы в Великой Отечественной войне штурмовики Красной Армии "ушли" в небытие до весны 1969 г., когда Министр обороны А.А.Гречко обратился в МАП с просьбой начать работы по созданию самолета-штурмовика, отвечающего требованиям современной войны, и объявил конкурс на его разработку.