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.
На всех ТБ-3 ранних серий стояли моторы М-17 со степенью сжатия 7,3 (М-17Е7,3), 12-цилиндровые V-образные водяного охлаждения мощностью 500/730 л. с или аналогичный вариант усовершенствованного М-17Б (той же мощности). Значительно реже монтировали М-17Е6.0 меньшей высотности (505/680 л.с.) или такой же М-17Б. Выхлоп осуществлялся через коллекторы вверх-назад. Винты — деревянные (из дуба и ясеня), двухлопастные, типа ЦАГИ, постоянного шага, диаметром 3,5 м. Втулки винтов прикрывались небольшими алюминиевыми коками. Лобовые радиаторы стояли наклонно под моторами. Летом их заливали водой (желательно кипяченой или дождевой, но при необходимости брали и из ближайшей речки), зимой воду грели или заполняли систему водо-спиртовой смесью, позднее антифризами на основе этиленгликоля. На каждый двигатель шло до 100 л воды. Охлаждение воды в радиаторе регулировалось поворотом створок жалюзи, которыми управлял из своей кабины старший техник. Электрооборудование к моторам (магнето, свечи) первоначально закупалось за границей, но достаточно быстро его выпуск наладили в СССР. Моторы запускались сжатым воздухом от наземных или бортовых баллонов, а иногда и раскручивались вручную (со специальных платформ), позднее — автостартером.
Бензин заливался в четыре крыльевых бака, которые висели на лентах, прикрепленных к лонжеронам. Каждая пара баков питала моторы своей стороны, перекрестное питание отсутствовало. Баки клепались из дюраля, их герметичность обеспечивалась прокладками из ватмана на шеллаке. Каждый бак емкостью 1990 л делился перегородками на три отсека, каждый со своей заливной горловиной. Объем отсеков немного отличался (от 460 до 520 л). Отсеки соединялись через краны. Всего самолет нес 7960 л бензина. В кабине техника имелся небольшой (на 16 л) заливной бачок. М-17 работали на смеси 65 % бензола и 35 % бакинского бензина 2-го сорта или 75 % бензола и 25 % грозненского бензина. Топливо гнали к моторам мембранные насосы AM, с самолета N“22171 (и с № 3907) их сменили на шестеренчатые ПМ-18. Масло ААС заливалось в баки по 120 л, установленные в крыле за моторами, и охлаждалось в круглых водомасляных радиаторах. Позднее запас масла значительно уменьшили.
Моторы сверху закрывались откидывающимися вперед дюралевыми капотами. За работой двигателей можно было наблюдать в полете изнутри крыла через люки в противопожарных переборках. Для работы механиков на земле из носка крыла выбрасывались откидные площадки-мостики. Они подвешивались на тросах к специальным крючкам на капоте, а открывались и закрывались из прохода внутри крыла. На ранних сериях мостики выполнялись однозвенными и позволяли обслуживать только верхнюю часть двигателя. Позднее добавили ещё одну секцию, и мостик теперь крепился в двух положениях — верхнем и нижнем.
