ТБ-1 и ТБ-3 знаменовали собой качественный скачок в развитии ДА как отечественной, так и зарубежной. Эти самолеты проложили дорогу для создания других тяжелых самолетов и предопределили рациональную схему их конструкции.
Последний вариант ТБ-3 (образца 1936 г.) развивал скорость 288 км/час, имел экипаж из восьми человек, пять пулеметов, бомбовую нагрузку 5000 кг. На нем подготовлено целое поколение авиаторов. Более 15 лет он находился на вооружении и применялся в качестве тяжелого бомбардировщика, десантного и транспортного самолета.
ТБ-3 использовался в боевых действиях в районе озера Хасан, реки Халхин-Гол, на Карельском перешейке и в первые годы Великой Отечественной войны. Он не раз демонстрировал свои превосходные качества в различных условиях, в том числе и в полетах на Северный полюс. На нем было установлено несколько мировых рекордов.
В 1933 г. в Одессу на гидросамолетах прилетали итальянские летчики. Через год в Италию с ответным визитом были направлены три ТБ-3 с группой летчиков, инженеров и авиаконструкторов. Появление громадных самолетов в Италии произвело сенсацию, явилось свидетельством роста экономики СССР и мощи его ВВС.
ТБ-3 был незаменим для перевозки тяжелой большегабаритной военной техники. Он транспортировал легкий танк или автомашину с 45-мм орудием (техника размещалась под самолетом на подвесных рамах). Самолет обладал большой емкостью бензобаков (до 6000 кг), поднимал до 30 парашютистов или 35 бойцов с оружием.
1 мая 1932 г. была продемонстрирована растущая мощь тяжелой авиации состоялся воздушный парад. Над Красной площадью прошла авиаэскадрилья из девяти ТБ-3. Газеты в то время писали, что иностранные корреспонденты были потрясены, они недоумевали: откуда у русских появилась такая воздушная мощь? Зарубежные авиаконструкторы, которые в свое время применяли для своих тяжелых самолетов устаревшую схему "Ильи Муромца", продолжали ее придерживаться и в 30-х годах. В США только через пять лет после первых полетов ТБ-3 был построен бомбардировщик Б-17.
В те годы самолеты ТБ-3 имели все же небольшую скорость, и в случае войны пни не смогли бы выполнять задания днем без сопровождения истребителей, а у последних был ограничен радиус. М. П. Тухачевский подсказал выход из этого положения: подвешивать истребители к ТБ-3. И уже в 1933 г. конструктор В. С. Вахмистров переоборудовал ТБ-3 под самолет-матку. К этому своеобразному летающему авианосцу подвешивались 3-5 истребителей, которые при необходимости отделялись от него и могли отражать атаки вражеских истребителей.
