Зато под названием М-38 или АМ-38 завод № 24 выставил на испытания низковысотный двигатель на базе АМ-35А. Его создавали специально для штурмовика БШ-2 (Ил-2) в инициативном порядке. В план мотор внесли по распоряжению лично И.В. Сталина «задним числом», в ноябре 1940 г. По сравнению с АМ-35А на нем были усилены картер и носок редуктора, спроектирован новый привод к ПЦН, доработаны маслосистема и система охлаждения. Испытания первых образцов АМ-38 начали еще в октябре 1939 г., в ноябре того же года он прошел программу заводских испытаний. В ходе доводки в 1940 г. степень сжатия уменьшили с 7,0 до 6,8, чтобы сделать двигатель менее «привередливым» к качеству бензина, усовершенствовали маслосистему и систему охлаждения. Вес при этом возрос на 30 кг (до 860 кг). Зато максимальная мощность равнялась 1600 л.с., а номинальная - 1500 л.с.

АМ-38 серийно выпускался с начала 1941 г., хотя официально прошел госиспытания только через полгода, в июле. Делали их на заводе № 24 в Москве, а после эвакуации предприятия — в Куйбышеве. С июня 1942 г. АМ-38 выпускали также на заводе № 45, организованном в старых цехах завода в Москве.

Мотор АМ-38Ф в музее завода	Знаменитые штурмовики Ил-2 с моторами АМ-38
Мотор АМ-38 перед государственными испытаниями, июнь 1941 г.	Установка двигателя АМ-38 на самолет Ил-2

С октября 1942 г. в Куйбышеве делали моторы модификации АМ-38Ф, форсированные по оборотам на взлетном режиме. Степень сжатия еще раз уменьшили - до 6,0 (бензина в военное время требовалось много), а максимальная мощность возросла до 1700 л.с. при весе 880 кг. Была установлена масляная центрифуга, усилены распределительные валы и впускные клапаны, головки блоков изготовлены из другого сплава. Уменьшили диаметр крыльчатки ПЦН, понизив наддув. Официальные госиспытания тип Ф прошел только в мае 1943 г.

В июне 1944 г. проводили эксперименты по впрыску в цилиндры воды на форсированных режимах, но на серийных моторах это устройство не монтировали. Существовал проект ГАМ-38Ф, катерного варианта АМ-38Ф, выполненный весной 1944 г. Он имел измененные картер, коленчатый вал и ПЦН. Были введены реверс-муфта и дополнительный водяной насос. Но опытный образец ГАМ-38Ф не изготавливался.

Двигатели АМ-38 и АМ-38Ф устанавливались на серийных штурмовиках Ил-2, а также на опытном самолете ТИС-MA. Истребители МиГ-3 в мастерских и строевых полках тоже переделывали под АМ-38. Использование АМ-38 предусматривалось также в проекте самолета ОДБ(П).

АМ-38 - это самый массовый двигатель Микулина, их сделали 43 191 экземпляр. Производство мотора продолжалось до конца 1945 г. Эти моторы с самолетами Ил-2 экспортировались в Польшу, Чехословакию и Югославию.