Самолет создавался в непростые годы становления СССР как государства. В начале 20-х годов технологии производства цельнометаллических самолетов помогли освоить немецкие инженеры с завода фирмы «Юнкерс» в Филях (передан в 1923 году в концессию на 30 лет немецкой самолётостроительной фирме «Junkers»).
В 1925 году в подразделении ЦАГИ, которым руководил А.Н. Туполев, был создан АНТ-4 (ТБ-1) – первый в мире цельнометаллический бомбардировщик со свободнонесущим монопланным крылом. Самолет отличался по конструкции и по компоновке от самолетов фирмы «Юнкерс», имеющих три двигателя: два на крыле и один в носовой части. Недостатками немецкой схемы с передним носовым мотором были: ухудшение обтекаемости фюзеляжа, плохой обзор вперед, невозможность установки стрелкового вооружения в передней кабине. Туполевская схема бомбардировщика с двигателями на передней кромке крыла стала общепризнанной в мире.
После первых успехов с ТБ-1 в 1925 году Остехбюро предложило ЦАГИ создать четырехмоторный военный самолет, который мог бы использоваться в качестве транспортного и бомбардировщика. Работы по новому самолету, получившему обозначение АНТ-6 (ТБ-3), шли тяжело и медленно, сказывалась нехватка специалистов, дефицит материалов, комплектующих и оборудования. Были опасения, что отечественные предприятия не справятся с производством такого сложного самолета, возникло предложение передать заказ немецкой фирме «Рорбах». Но опасения не оправдались.
Сборку АНТ-6 начали в октябре 1929 года, а первый полет состоялся 22 декабря 1930 года. Несмотря на некоторые недостатки, машина получилась очень удачной. Первый серийный самолет был построен в начале 1932 года. К первомайскому параду успели подготовить 9 бомбардировщиков, которые произвели неизгладимое впечатление на иностранных военных атташе. ТБ-3 был намного крупнее ТБ-1 и имел не два, а четыре двигателя.
Новые боевые машины стали быстро поступать в войска и к 1935 году на ТБ-3 были полностью или частично вооружены 36 эскадрилий. Бомбовая нагрузка ТБ-3 составляла 2000 кг, в перегрузку – 5000 кг. Японские военные специалисты, оценивая потенциальные потери при ударе по Токио от бомбардировщиков, размещенных на Дальнем Востоке, пришли к выводу, что ущерб будет сильнее, чем от землетрясения 1923 года силой 8,3 балла практически полностью разрушившее Токио и Йокогаму. Настолько было велико впечатление от армады советских бомбардировщиков.
ТБ-3 мог использоваться также для перевозки грузов и в качестве десантного самолета, принимая на борт 35 человек. В СССР впервые в мире отрабатывались крупные парашютные и посадочные десанты. На маневрах в Белоруссии в 1935 году машины перевезли 5700 десантников. В этой роли ТБ-3 использовали в воздушно-десантных операциях в годы Великой Отечественной войны.
К концу 30-х годов самолет уже устарел, а достойной замены к началу войны ему не нашлось. Постепенно ТБ-3 стали переводить в транспортные эскадрильи и отряды.
До Великой Отечественной бомбардировщик успел поучаствовать в боевых действиях у о. Хасан, на Халхин-Голе, советско-финской войне. В войне с Финляндией ТБ-3 налетали 9507 часов, совершив 7043 вылета, боевые потери составили 5 самолетов (четыре от зенитной артиллерии и один сбит «Гладиатором»).
К 22 июня в строю ВВС оставалось 516 ТБ-3, 25 машин - в морской авиации. Устаревшим и тихоходным машинам пришлось воевать в условиях полного превосходства в воздухе немецкой авиации, в результате чего они понесли большие потери. Для уменьшения потерь действовали в основном ночью. Интенсивность боевых вылетов в первые месяцы войны была очень высокой – до 3 вылетов за ночь.
Приходилось ТБ-3 участвовать и в снабжении окруженных частей, выбрасывать диверсионные группы в тылу врага, организовывать воздушный мост в Ленинград. Летчики героически выполняли свою работу не жалея своей жизни. К октябрю 1941 года в строю осталось уже всего 92 бомбардировщика.
Примечательно, что «старички» успели поучаствовать в Сталинградской и Курской битвах. С 1943 года их начали переводить на службу в тылу в качестве военно-транспортных и учебных самолетов, где некоторые из них встретили в строю Победу.
Следует упомянуть, что под обозначением Г-2 самолеты использовались в Гражданской авиации. Это были серийные ТБ-3, переданные после службы в ВВС, для дальнейшего использования в ГВФ как транспортные и грузовые самолеты. С самолета было снято все вооружение, спецоборудование, заделаны крышками вырезы для турелей и носовое остекление. Фюзеляж был соответственно переоборудован для перевозки грузов.
Самолет, вызывавший восхищение у авиаспециалистов и представлявший внушительную силу в начале и середине тридцатых годов очень быстро устарел, что было вызвано стремительным развитием авиации в предвоенные годы. Однако, ТБ-3 внес свой вклад в разгром немецко-фашисткимих захватчиков.
