Крыло выполнялось трапециевидным в плане, толстого профиля; максимальная толщина у корня составляла 1,5 м. Основой силовой схемы являлись четыре ферменных лонжерона из дюралевых труб, соединенных клепаными раскосами. Нервюры — подобной конструкции, но раскосы делались из труб, а полки выполнялись из профилей. Вдоль размаха под обшивкой шли стрингеры (на серии 1934 г. — облегченные). В целом каркас крыла представлял собой мощную пространственную ферму. К этому каркасу крепилась гофрированная обшивка. Каждое полукрыло делилось на семь секций, включая отъемный вдоль центральных секций носок крыла и хвостовую часть, снимавшуюся по всему размаху. Внутри по крылу можно было перемещаться, подбираясь к моторам. Таким же образом попадали на свои места стрелки подкрыльевых башен.
На задней кромке крыла размещались элероны — щелевого типа, с внутренними статическими балансирами. Элероны подвешивались на шарикоподшипниках.
Оперение выполнялось по классической однокилевой схеме. Переставной стабилизатор имел близкую к трапециевидной в плане форму. Его каркас составляли два лонжерона и 12 нервюр. Угол установки стабилизатора в небольших пределах регулировался винтовым механизмом, шарнир которого находился у первого лонжерона, а подъемный винт — у заднего. Привод механизма — тросовый от штурвала в пилотской кабине. Обшивка — гофрированная. Крепление стабилизатора усиливалось парными стальными лентами-расчалками, шедшими к килю и фюзеляжу. Конструкция киля — сходная со стабилизатором. Колонка руля направления (основной силовой элемент) с машины N“2251 стала разъемной, т. к. хвостовая часть самолета не укладывалась в железнодорожный габарит. Рули высоты и направления — цельнометаллические (с дюралевой обшивкой), с компенсацией.
Управление рулями и элеронами выполнялось по смешанной схеме — тросами и жесткими тягами. Нагрузки на педалях уменьшались специальным механизмом — пружинным компенсатором, который с самолета № 2231 снабдили более мощными пружинами и немного усовершенствовали конструкцию в целом.
Шасси ТБ-3 выглядело очень своеобразно. Основные стойки — пирамидальные, с дюралевыми подкосами и полуосями из хромомолибденовой стали. Вертикальные стойки несли резиновые пластинчатые амортизаторы — буфера. К полуосям крепились двухколесные тандемные тележки, колеса которых стояли с небольшим сдвигом, так что каждое шло по своей колее. Горизонтальное положение тележек в полете обеспечивалось амортизирующией цепью из резиновых шнуров. При ее обрыве тележки упирались в ограничители. Оси колес были подрессорены. Сами колеса спицованные, диаметром 1,35 м. Зимой вместо колес монтировали лыжи. Тележка целиком снималась и заменялась огромной деревянной окованной алюминием лыжей (длина 5,54 м, ширина 1,46 м) с металлическим козелком. Полоз лыжи изготавливался из ясеня, сверху он закрывался фанерным обтекателем на деревянном каркасе. Спереди и сзади лыжа подтягивалась резиновыми шнурами. Центровка самолета и на колесах, и на лыжах оставалась одной и той же. Хвостовой костыль — ориентирующийся, сварной из труб со съемным стальным башмаком, на который зимой одевалась лыжа. Амортизатор — резиновый пластинчатый на заднем подкосе. Верхний конец костыля расчаливался назад стальными тросами.
