Следующим самолётом, выпускавшимся на заводе № 125, стал скоростной бомбардировщик АНТ-40 разработанный в ОКБ А. Н. Туполева ведущим конструктором Александром Александровичем Архангельским. Машина обладала революционными для того времени лётными качествами: развивала высокую скорость, обладала большой бомбовой нагрузкой, несла сильное оборонительное вооружение. При производстве АНТ-40 заводом были освоены новые технологические процессы: стендово-конвейерная сборка, штамповка деталей на падающих молотах, изготовление гипсомоделей и отливка свинцово-цинковых штампов, рациональный раскрой листа металла, обработка плексигласа, получен первый опыт установки авиационного радиооборудования. Скоростные бомбардировщики, строившиеся в Иркутске, поступали на вооружение авиационных полков Дальнего Востока, Забайкалья, а также в Китай. АНТ-40 участвовали в Хасанских боях и на реке Халхин-Гол. Общий объём выпуска самолетов СБ АНТ-40 составил 837 единиц.