TB-3 bombeflyet hadde forsvarsevne på opptil åtte 7,62mm DA maskingevær fordelt på neseskytterposisjonen med en Tur-6 scraff-ring, to aktre skytterposisjoner med hver sin Tur-5 schraff-ring på øvre flykropp lik bak vingeseksjonen, vendt mot babord og styrbord med tvillingsmaskingevær hver, og to trekkbare skyttertårn mellom motorgondolene i vingespennet, med et enkelt maskingevær hver. Under flygning vil skytterne trekke sine tårnene ut i undervingen. Når ikke i bruk, skulle skytterne observere drivstoffmålerne i vingeseksjonen og kan dumpe skyttertårnene i nødsfall. Etter TB-3-4M-34R kom i produksjon, ble standardbevæpningen oppgradert ved å skifte ut DA maskingeværene med PV-1 mitraljøser basert på Maxim mitraljøsevåpenet, i alt var ti stykker montert på flyet. TB-3-4M-34RN som kom i produksjon i 1936, modifiseres i tråd med erfaringer og bedre bevæpning. De to trekkbare skyttertårnene i vingespennet ble fjernet, og Tur-8 lukkede skyttertårn ble montert i nesen og akterkroppen med kun en 7,62mm ShKAS maskingevær som hadde større skuddtakt på 1,800 skudd per minutt.