Тем временем началось перевооружение эскадрилий в Ленинградском военном округе. 57-я эскадрилья получила первые ТБ-1 в августе 1930 г., 55-я – в октябре. К Новому году в ВВС РККА имелось уже 52 новых бомбардировщика, 45 из которых были исправны. Продолжалось доукомплектование 11-й бригады. После того, как обучили первые экипажи, самолеты стали принимать в Москве, прямо на заводском аэродроме. Так, в мае 1931 г. оттуда перегоняли машины летчики 51-й и 59-й эскадрилий. В Подмосковье, в Монино, формировали сразу две бригады – 17-ю и 23-ю. К этому времени тяжелобомбардировочные бригады стали иметь по четыре эскадрильи; общий штат составлял 50 бомбардировщиков.
В августе-сентябре 1931 г. новые самолеты приняли участие в маневрах Красной армии на Украине. При этом они применялись в качестве дневных и ночных бомбардировщиков, дальних разведчиков и военно-транспортных самолетов. 15 августа десант парашютистов захватил аэродром «противника», на который перебазировалась одна из эскадрилий ТБ-1. 10 и 14 сентября последние сами использовались для перевозки десантников. После захвата площадок выброшенными с трехмоторных АНТ-9 парашютистами тяжелые бомбардировщики начали приземляться там с пехотой на борту.
В октябре того же года самолет с гордостью продемонстрировали немцам. Германская военная делегация осмотрела ТБ-1 в НИИ ВВС. Один из офицеров рейхсвера, фон Масебах, даже получил возможность попилотировать бомбардировщик с правого кресла под надзором советского инструктора. Машина получила очень высокую оценку – в Германии подобной техники тогда не было.
К началу 1932 г. в строю находились уже 155 ТБ-1. Четыре боеготовых эскадрильи дислоцировались в Воронеже, четыре – в Монино, две – в Кречевицах под Псковом. Одна эскадрилья вошла в ВВС ОКДВА. На Дальний Восток направили еще одну эскадрилью, 51-ю, ранее базировавшуюся в Монино, но ее в итоге передали в морскую авиацию, и она стала минно-торпедной. В традиционном первомайском параде в Москве принял участие 61 бомбардировщик из 11-й и 17-й авиабригад.
Пилотов для многомоторных самолетов начали готовить специально. В 3-й школе военных летчиков обучение теперь завершалось полетами на ТБ-1.
В частях самолеты постепенно доукомплектовали недостающие оборудованием. В ходе серийного производства усовершенствовали водяные радиаторы (ранние машины летом страдали от перегрева моторов), заменили импортные покрышки «Палмер» на большие по размеру отечественные. В 1932 г. производство ТБ-1 прекратили, на смену им пришли четырехмоторное ТБ-З.
