3仍在整个二次世界大战进行轰炸和运输工作。 TB-3也以Zveno计画战斗机母机和轻型战车运输机的角色参加战斗。
研发.1925年，苏联空军向中央空气流体动力学研究院（TsAGI）提出一个重型轰炸机的设计要求：必须达到2000匹马力和固定或可收起的两轮起落架。图波列夫设计局在1926年开始设计并于1929年定案。TB-3是以图波列夫设计局的TB-1轰炸机作为设计基础，起初打算使用平均输出600匹马力的「征服者」发动机， 后来在生产时改为（修改过的引擎）。1930年3月21日，TB-