Цельнометаллический свободнонесущий моноплан Туполев ТБ-3 впервые поднялся в воздух 22 декабря 1930 г., а серийное производство началось в конце 1931 г. и продолжалось до начала 1937 г.; всего было построено 818 машин. Самолеты ТБ-3 составляли основу подразделений тяжелых бомбардировщиков советских ВВС. К 1941 г. большинство из них были переделаны в парашютно-десантные или грузовые транспортные самолеты под обозначением Г-2. Кроме этого, их использовали в качестве ночных бомбардировщиков и для транспортных перевозок всех видов, включая перевозку танков между стоек шасси и буксировку планеров.

Проектирование нового четырехмоторного тяжелого бомбардировщика ТБ-3 (АНТ-6) в КБ А.Н.Туполева началось в 1925 году. Опытный экземпляр был поднят в воздух летчиком М.М.Громовым 22 декабря 1930 года. После проведения успешных летных испытаний самолет рекомендовали к серийному выпуску. Серийное производство началось в 1932 году. Первые серийные машины оснащались моторами жидкостного охлаждения М-17.

По своей схеме самолет ТБ-3 представлял собой дальнейшее развитие ТБ-1, но значительно превосходил его по грузоподъемности, дальности и взлетному весу. В 1931 году под руководством А.А.Микулина был создан первый удачный мощный мотор отечественной конструкции М-34. Этими моторами и стали оснащаться серийные ТБ-3. С непрерывным улучшением мотора М-34, происходило и улучшение бомбардировщика. С 1934 года ТБ-3 выпускался с редукторными М-34Р, которые заметно улучшили летные характеристики самолета.

Со снятым вооружением такие самолеты совершили в 1934 году перелеты в Варшаву, Париж и Рим. В 1934 году самолет был модернизирован. На него установили новые моторы М-34РН, оборудованные нагнетателями, улучшили аэродинамику и оборонительное вооружение. Эти бомбардировщики стали выпускаться серийно с 1935 года. В 1936 году летчиком Юмашевым А.Б. на ТБ-3 были установлены несколько мировых рекордов подъема груза на высоту. В 1937 году на четырех специально переоборудованных самолетах экипажи летчиков М.В.Водопьянова, В.С.Молокова, И.П.Мазурука и А.Д.Алексеева совершили воздушную уникальную операцию по высадке на лед в районе Северного полюса полярной экспедиции во главе с И.Д.Папаниным.

Последняя модификация ТБ-3 с еще более мощными моторами М-34ФРН выпускались с 1936 года. ТБ-3 широко использовались как бомбардировщики в боевых операциях против японцев на Халхин-Голе в 1939 году. Применялись они и в первые годы Великой Отечественной войны на Северном фронте и в районе Смоленска как бомбардировщики и десантные самолеты. Большое число ТБ-3 (Г-2) со снятым вооружением использовались как грузовые и пассажирские самолеты на Крайнем Севере и на юге страны. Всего было построено 818 самолетов этого типа.