Компоновочная схема ТБ-7, выполненная лично Л.Л.Кербером
В ходе работ, кроме выбора базового двигателя для АЦН, немало сложностей вызвали проблемы компоновки систем АЦН на самолете, в частности прокладка внутри самолета воздухопроводов диаметром около 200 мм от АЦН к основным двигателям.
Проблемы с высотностью самолета были не единственными, с которыми пришлось столкнуться создателям нового самолета. Получить хорошие аэродинамические характеристики и соответственно требуемые скорости полета и дальность невозможно было без существенного улучшения и облагораживания аэродинамических форм самолета, решения проблем местной аэродинамики. Прежде всего отказались от достаточно угловатых, рубленных форм, которыми обладали первые туполевские "бомбовозы" ТБ-1 и ТБ-3, перейдя к более обтекаемым формам с развитыми зализами между основными агрегатами самолета, а также от применения гофрированной обшивки, применив гладкую частично работающую, выбрали для крыла новый скоростной профиль. Правда, в отличие от более поздних самолетов, гладкая обшивка крыла АНТ-42 принимала лишь сдвигающие силы, а весь изгибающий момент крыла воспринимался целиком одними лонжеронами, а имевшиеся продольные стрингеры были разрезаны на нервюрах и служили лишь подкреплением обшивки для сохранения формы крыла. Как и на ТБ-3, крыло было разделено на три основные части – центроплан и две отъемные консоли. Силовой- набор крыла выполнялся из двух трубчатых ферменных лонжеронов и ряда ферменных нервюр, воспринимавших всю нагрузку от изгиба крыла. Пояса лонжеронов центроплана, а также корневые трубы поясов лонжеронов консолей выполнялись из высокопрочной хромансилевой стали. К поясам лонжеронов обшивка крепилась не непосредственно, а через промежуточные профилированные ленты, прикрепленные к поясам посредством полых стальных пистонов, установленных снаружи трубы. Концы пистонов, находящихся внутри трубы, имели крестообразные прорези и внутренние утолщения. В отверстия пистонов забивались стержни с заточенными на конус концами, которые разгибали концы пистонов, обеспечивая их плотную посадку Такими же пистонами закреплялись все силовые узлы, надетые на пояса, а также продольные соединения труб. С позиций последующих этапов развития авиационных конструкций все это было весьма нетехнологично и трудоемко, но на начало 30-х годов, учитывая уровень развития отечественной технологии самолетостроения, все это было достаточно приемлемо.
Вообще, вся конструкция будущего ТБ-7 стала как бы переходной к самолетостроительным технологиям более высокого уровня. Это был последний тяжелый самолет с трубчатыми лонжеронами, унаследованными от конструкций самолетов предыдущего поколения, с закрытыми профилями, внутренней клепкой, ручной выколоткой и т.д. Все это было дань прошлому. Через несколько лет наступило время новых технологий.
По внешнему виду новый самолет отличался от своих предшественников, прежде всего, более высоким аэродинамическим совершенством.
Поскольку единственным и наиболее удобным местом для размещения и обслуживания АЦН оказалась верхняя часть фюзеляжа над центропланом, то мотогондола агрегата значительно выступала за обводы фюзеляжа. Естественно, было вполне логично вписать в эти обводы и фонарь пилотов. Для этого пришлось расположить пилотов в тандем, друг за другом, установив их сидения на специальной полке на уровне верхнего пояса переднего лонжерона центроплана. Нижняя часть фюзеляжа, находившаяся под центропланом, в районе бомбоотсека, оставалась более широкой и соответствующей основному сечению фюзеляжа для того, чтобы в ней разместилось требуемое количество бомбовой нагрузки. В результате фюзеляж в своей средней части имел в сечении грушеобразную форму. Продолжение мотогондолы АЦН переходило в обтекатель средней верхней стрелковой установки.
Далее, до самого хвоста, фюзеляж имел форму овала и заканчивался хвостовой стрелковой башней. В пилотском отсеке, под полкой пилотов у левого борта помещался радист, а по правому – бортмеханик, позади которого оборудовалось запасное место для штурмана-бомбардира. Передняя часть фюзеляжа в сечении имела овальную форму, носовая часть которой заканчивалась сферической стрелковой башней, вращавшейся вокруг вертикальной оси. Позади башни находилось рабочее место штурмана-бомбардира. Оно располагалось в отдельной небольшой застекленной гондоле, выступавшей вниз за обводы фюзеляжа и получившей в просторечье и даже в некоторых официальных документах название "борода". Подобное размещение штурмана-бомбардира создавало ему хороший обзор, дававший возможность быстрее находить цель и вести прицельное бомбометание.
Схема шасси оставалась прежней, с хвостовым ориентирующимся колесом, но, в отличие от ТБ-3, основные стойки шасси выполнялись убирающимися в полете в специальные обтекатели, конструктивно объединенные с мотогондолами внутренних двигателей и оборонительными стрелковыми установками. Для уменьшения высоты основных стоек последние соединялись с поясами лонжеронов центроплана посредством промежуточных станин, к которым подвешивались и подмоторные рамы.