1931 4月28日，首架預生產型飛機試飛。1932年4月28日。首批10t b-3在莫斯科中央機場交付部隊，準備參加5月1日紅場閱兵。4月30日發現10飛機發動機散熱器漏水。為了不影響閱兵，7架稍有滲漏的飛機都加滿了水箱，還加了4名機械師輪班搖動手動水泵，給暖氣片補充冷卻水，以應對第二天的閱兵。
經過改進，某* * *產生了818。
TB-3飛機是壹種老式飛機，但在蘇聯空軍歷史上占有重要地位。1932年3月23日，蘇聯革命軍事委員會通過了《工農紅軍空軍組織原則》，強調要建立強大的重轟炸兵團。1933年，蘇聯開始組建遠程航空兵，到1935年，擁有400門t b-3。1938年5月，已成立三個特殊任務航空兵集團軍，每個集團軍下轄兩個重轟炸航空兵旅，每個旅下轄150-170 TB-3飛機。成為當時世界上最大的重型轟炸機部隊。
1936後，肅反擴大，空軍主要領導被清洗，飛機設計師被拘留。空軍的作戰指導思想從獨立的空軍作戰轉變為支持地面部隊作戰，沒有新型重型轟炸機替代TB-3。衛國戰爭爆發前，重型轟炸機部隊的編制完全停止，這不能不影響戰爭的進程。試想壹下，如果蘇聯在1940擁有數百架先進重型轟炸機的戰略轟炸力量，顯然蘇聯在戰爭初期擁有的有利條件要多得多。1942年，斯大林意識到了這個問題，並承認“我們沒有組建轟炸航空兵，某種程度上忽略了這個問題”，但後果無法糾正。
TB-3在二戰前參加過幾次局部戰爭:1938年蘇裏哈桑湖沖突；1939哈勒新河戰役；1937後，援助中國6架飛機，參加抗日戰爭。
TB-3在衛國戰爭中很少作為轟炸機使用，主要是作為運輸機。1940年6月蘇軍入侵摩爾達維亞時，動用了4個TB-3飛行團和170多架飛機，在薩拉比亞空降了3個傘兵旅，切斷了羅馬尼亞軍隊的退路。
1942年6月的維亞茲馬空降戰役是TB-3參與的最後壹場戰役。由於缺乏戰鬥機掩護，速度緩慢的TB-3損失嚴重。此後，TB-3退出現役。
二、績效指標
成員:8人。
尺寸數據:翼展？22.6米，船長？16.4m，機高？3.4米，翼面積？56.7平方米。
重量數據:空重？公斤，正常起飛重量？千克。
性能數據:最大水平飛行速度？250 km/h，上限？7000米，航程？2000公裏。？
武器裝備:十架？7.92毫米機槍。？
電廠:四米庫林？AM-34活塞發動機，功率？4*820馬力。