Противопожарное оборудование самолета включало четыре огнетушителя «Тайфун» и систему сигнализации. При замыкании контактов, находившихся возле моторов, загорались сигнальные лампочки в кабине техника. После открытия вентиля струя углекислого газа из баллонов в кабине поступала в огнетушители, разбрызгивая четыреххлористый углерод. Со второй половины 1933 г. систему сигнализации убрали как ненадежную.
Самолет имел внутреннее освещение (от аккумуляторов 6-АТ-УП и динамомашины ДОС), трехцветную внутреннюю (между членами экипажа) и двухцветную внешнюю сигнализацию. Кодовые огни зеленого и красного цветов стояли сверху на потолке кабины техника и снизу — под пилотской кабиной. Имелся и стандартный комплект навигационных огней. Для взлета и посадки ночью служили фары, установленные в передней кромке крыла между моторами. Чтобы выбрать площадку, можно было использовать посадочные факелы, крепившиеся в ракетодержателях на конце крыла. С конца 1933 г. фары заменили второй парой ракетодержателей. В некоторых кабинах стояли электрические обогреватели. Два из них находились в кабине пилотов за спинками сидений.
На бомбардировщике имелись две коротковолновые радиостанции: 14-СК для связи между самолетами в группе и более мощная 11-СК. Первая находилась в штурманской кабине, вторая — в радиорубке. Ток для них вырабатывали генераторы с ветрянками ЦАГИ. Динамо для 14- СК стояло в передней кромке левого крыла, для 11 — СК — над радиорубкой. Впоследствии второй генератор с ветрянкой тоже перенесли на фюзеляж. Антенна первой станции натягивалась между тремя мачтами на плоскостях и фюзеляже. 11-СК имела две антенны: постоянную на фюзеляже и выпускную. Лебедка выпускной антенны находилась под столиком радиста. 11 — СК обычно монтировались только на машинах, предназначенных для командиров подразделений и их заместителей. Позднее радиоаппаратура неоднократно дополнялась и совершенствовалась. На командирских ТБ-3 иногда ставили мощные приемники ВЛ-5 для приема сигналов с впереди летящих самолетов и от метеостанций. На самолетах поздних серий появились радиопеленгаторы 13- ПС для полета по радиомаякам.
Приборные доски имелись в штурманской кабине, у пилотов, старшего техника и заднего летнаба. Изготовлялись они из фанеры, и набор приборов был весьма скромен. Например, на машинах первых серий стояли два компаса АЛ-1, указатели скорости, поворота и крена, высотомер, часы и тахометры моторов. Позже ввели много других приборов: указатели скольжения, продольного крена и т. п. В строевых частях их устанавливали и на машинах первых серий. Приборную доску заднего летнаба очень быстро ликвидировали, убрали и часть приборов у техника.
Стрелковое вооружение включало открытую переднюю турель Тур-6 со спаренной установкой 7,62-мм пулеметов ДА (ДА-2), две перекатывающиеся с борта на борт турели Тур-5 за задней кромкой крыла (обычно они стояли диагонально), каждая тоже с парой ДА, и две выдвижные башни Б-2 под крылом. В каждой из последних находилось по одному ДА на шкворне. На самолетах ранних выпусков во всех точках стояли одиночные ДА, позднее уже в частях замененные на спаренные. Питание пулеметов-дисковое. Все спаренные установки имели запас по 24 диска, подкрыльные — по семь дисков. Башни Б-2 выдвигались и поднимались вручную самими стрелками.
Нормальная бомбовая нагрузка ТБ-3 составляла 2000 кг, в перегрузочных вариантах — до 5000 кг. В бомбоотсеке в кассетах Дер-9 горизонтально укладывались до 28 бомб калибра 50, 82 или 100 кг. Более крупные бомбы калибром до 250 кг размещались под крылом на четырех бомбодержателях Дер-13. По два Дер-13 находились под каждым крылом, располагаясь между моторами друг за другом. Еще большие боеприпасы подвешивались к подфюзеляжным балкам Дер-15 (для 250-кг или 500-кг бомб) и Дер-16 (для 500-кг и 1000-кг). И тех, и других было по четыре штуки. Они размещались двумя рядами несимметрично — Дер-15 и Дер-16 чередовались. Первые смещались к правому борту, а вторые — к левому. Кассетами Дер-9 можно было пользоваться только при снятых подфюзеляжных балках.
Теоретически каждый ТБ-3 должен был комплектоваться одним бомбовым прицелом «Герц-Бойков» (у левого сидения штурманской кабины) и одним Герц F1110 или Герц FI206 (у правого). Фактически стоял какой-то один, а первые серии сдавались вообще без прицелов, которые монтировали уже в частях. Позднее применяли прицелы отечественного производства ОПБ-1 и ОПБ-2, являвшиеся копиями немецких. Бомбосбрасыватель Сбр-9 позволял сбрасывать бомбы поодиночно, сериями или залпом (последнее требовало от бомбардира колоссальных физических усилий, поскольку сбрасыватель был механическим).
Для ведения фоторазведки и фиксации результатов бомбовых ударов ТБ-3 оборудовался фотоаппаратом «Потэ»1 Б (АФА-1 Б).
ТБ-3 проектировался под экипаж из 12 человек: Командир самолета (он же штурман), бомбардир, два пилота, радист, задний летнаб, два техника и четыре стрелка. Но вскоре перешли к более рациональному составу: командиром стал первый пилот, функции штурмана и бомбардира совместили, заднего летнаба сочли вообще ненужным. К 1933 г. установился состав из восьми человек: два пилота, штурман-бомбардир, два стрелка, старший техник и два младших техника (они же — стрелки выдвижных башен). На Дальнем Востоке во многих бригадах летали экипажи из восьми человек несколько иного состава: два пилота, два штурмана (один из них являлся еще и передним стрелком), механик, радист и два стрелка.
