Машины были очень «сырыми», и лишь благодаря отчаянным усилиям работников завода и НИИ ВВС их удалось вывести на парад. Экипажи состояли вперемежку из заводского персонала и военных из НИИ. В фюзеляже каждого бомбардировщика сидели техники с бидонами воды, готовые долить текущие радиаторы. Однако цель была достигнута. Парадная девятка, которой командовал А.Б. Юмашев, произвела неизгладимое впечатление на иностранных военных атташе. Впрочем, ещё перед парадом ТБ-3 продемонстрировали итальянской делегации, перед которой экипажи испытателей показали такие трюки, как виражи с креном до 60–70° и посадку с разворотом на двух моторах.
Однако освоение огромного самолета в производстве сопровождалось изрядными трудностями. Существовавший технологический уровень явно не соответствовал сложности ТБ-3. Так, кронштейны крепления частей крыла делались «по месту», а стыковочные болты были нестандартны по длине и диаметру. Отмечалась плохая подгонка частей самолета, небрежная обработка стыков, невзаимозаменяемость узлов на машинах даже одной серии, волнистость поверхности крыла. Особенно много претензий предъявлялось к сборке и нивелировке бомбардировщика. ТБ-3 из-за требования возможности перевозки по железной дороге членился на очень большое количество узлов, даже крыло разделялось не только поперек, но и вдоль. Так вот, все это собиралось с большим трудом. Например, секции полукрыла оказывались лежащими не в одной плоскости. Щели в соединениях зияли такие, что на зиму их заклеивали полотном, чтобы не набивался снег. О том, что происходило внутри самолета, и говорить не приходится. В самой первой «Временной полетно-эсплуатационной инструкции» по ТБ-3, выпущенной УВВС в 1932 г., перечень наиболее распространенных производственных дефектов занимает шесть страниц, набранных убористым шрифтом.
Тем не менее, из цехов выходили все новые машины. За 1-й квартал 1932 г. через военную приемку прошли 46 ТБ-3, примерно две трети плана. На этих самолетах не хватало прицелов, радиостанций, бомбодержателей, пулеметов. Производство радиостанций 13-СК началось только в 1932 г. и выпустили их всего десять штук, 11 — СК не сделали ни одной. Бомбовые прицелы «Герц» (ОПБ-1) у нас осваивали с 1931 г., но за два года произвели 127 прицелов, а ставили их не только на ТБ-3. Более сложный «Герц-Бойков» (ОПБ-2) в СССР стали делать только с 1933 г. и сделали в том году — три экземпляра. Импорт прицелов ограничивался недостатком валюты. Спаренные установки ДА- 2 поставили в производство в конце 1931 г. и делали их немного.
Самолеты сдавали «условно» без всего этого, под гарантийные письма завода дослать все недостающее при получении прямо в воинские части. Ну а самые неукомплектованные бомбардировщики оседали на заводском аэродроме. Поэтому реально в ВВС поступило значительно меньше машин, чем было собрано.
Выпуск ТБ-3 начали осваивать еще на одном предприятии — заводе № 39 в Москве. 7 декабря 1932 г. поднялась в воздух первая машина, сделанная там (№ 3901). Её пилотировал экипаж известного лётчика-испытателя Ю.И.Пионтковского. За год это предприятие выпустило пять ТБ-3, а в Филях изготовили 155 самолетов. Это составляло примерно половину планового задания.
Существовали еще планы строительства нового завода на Дальнем Востоке, в районе Болонь-Оджен, который должен был выпускать до 200 ТБ-3 в год. Впоследствии для этого предприятия выбрали другую площадку — в нынешнем Комсомольске-на-Амуре, но ТБ- 3 там не строили.
Учитывая первый опыт эксплуатации в частях, в серийные машины постепенно внесли ряд изменений. Все самолеты с конца 1932 г. имели гладкий, а не гофрированный носок крыла. После резкого скачка веса на первых бомбардировщиках, вызванного примитивной технологией и заменой импортных легированных сталей отечественными более низкого качества, ТБ-3 облегчили за счет снятия части внутренних переборок, лестниц и прочих второстепенных элементов. С самолета № 2236 (т. е. 36-й машины завода № 22) на передней части фюзеляжа появились поручни, облегчающие покидание пилотской кабины с парашютом. С бомбардировщика № 22141 стали перекрывать металлическими лентами щели между фюзеляжем и крылом. Со второй половины 1932 г. УВВС требовало ввести новые поворачивающиеся подкрыльевые башни, но они так и не появились. Все ТБ-3 ранних серий оснащались «штанами» по типу Р-6.
Серийные ТБ-3 выпуска 1933 г. вобщем-то не сильно отличались от бомбардировщиков, сданных заводом № 22 годом раньше. С машины № 22252, практически уже под конец года, ввели «люльку» — выступ под носовой частью. Это позволило удобнее разместить штурмана при бомбометании. В «люльку» перенесли для него бомбовый прицел. Отзываясь на жалобы о плохом обзоре из штурманской кабины, в ней ввели дополнительные боковые окна. Намечавшиеся УВВС мероприятия по применению новых моторов М-34 или оснащению М-17 понижающим обороты редуктором (что обеспечивало большую эффективность винтомоторной группы для такого тихоходного самолета), замены резиновых амортизаторов гидравлическими, возможности снятия бензобаков без разборки крыла остались пока нереализованными. Предлагалось, в частности, закупить за границей 20 комплектов колес с механическими и пневматическими тормозами, а образцы гидроамортизаторов заказать у итальянских фирм.
