En la práctica, solo se construyó uno de ellos: avión de reemplazo, designado ANT-20bis, comenzó su producción el año siguiente y voló por primera vez en 1938, difería considerablemente de ANT-20, pues se habían rediseñado las alas, el fuselaje y los estabilizadores Estaba propulsado con seis motores Mikulin AM-34FRNV de 1.200 CV unitarios montados en los bordes de ataque alares.