Реально на 1 октября 1932 г. в трех эскадрильях в Монино насчитывалось 10 ТБ-3, в Ржев не поступил ни один, шесть оказались в Воронеже и еще 13 перегнали по воздуху на Дальний Восток. Надо сказать, что перелет на такое расстояние в те времена выглядел достаточно сложным. Командовал перегонкой С.А. Шестаков, тот самый, который слетал в Америку на «Стране Советов». На различных этапах маршрута ТБ-3 держались в воздухе до 12—14 часов. 7 ноября два бомбардировщика 105-й тяжелобомбардировочной эскадрильи (тбаэ) гордо проплыли над Хабаровском в сопровождении пятерки Р-6.
На 1 января 1933 г. в рядах ВВС РККАуже числились 144 ТБ-3, и только один из них являлся неисправным. К концу года четырехмоторных машин в строевых частях уже было больше, чем ТБ-1, но они пока лишь дополняли, а не вытесняли последние.
Четырехмоторные гиганты оказались достаточно устойчивы в воздухе и покладисты в пилотировании. Вот отзывы из бригад, осваивавших новую машину. «Конструкция корабля ТБ-3 в основном вполне удовлетворительна, прочна и может выдержать самые неблагоприятные условия эксплуатации при условии увеличения надежности моторной группы».
К наземному обслуживанию ТБ-3 подошли серьезно. Для него разрабатывался целый набор специализированных автомашин и прицепов, в том числе проектировалась передвижная мастерская на шасси грузовика. По первому изданному регламенту в комплект средств обслуживания ТБ-3 входили пять колесных и гусеничных машин, в том числе гусеничный трактор «Коммунар» для буксировки бомбардировщика по аэродрому. На практике техники не хватало. При отсутствии трактора обходились 40—50 красноармейцами, толкавшими машину под руководством старшего техника, следившего, чтобы самолет не разворачивали слишком круто — можно было свернуть крепления тележек. Если трактор имелся, то потребность в «живой силе» сокращалась до 10—12 человек. Они заносили хвост самолета.
Обслуживание ТБ-3 на аэродроме (рисунок из руководства по эксплуатации).
На земле ТБ-3 обслуживали пять механиков, которым хватало работы. Заправка только одного бензобака (с применением пневматики) занимала три с половиной часа, а баковстояло четыре — самолет потреблял до 360 л топлива в час. В систему охлаждения каждого мотора надо было влить 10—12 ведер воды (зимой — горячей). Моторы по инструкции полагалось заводить сжатым воздухом от аэродромного баллона. А если его под рукой не имелось, обходились резиновой петлей на длинной палке, которую дергали человек пять. Иногда к такому приспособлению припрягали лошадь. Храповики для автостартеров на втулках винтов ввели значительно позже.
На 1933 г. ВВС первоначально заказали 350 ТБ-3, затем под давлением представителей промышленности ограничились 300 машинами. По планам за год предстояло сформировать 22 эскадрильи, для чего требовалось 264 бомбардировщика. На практике в 1933 г. заводы выпустили 307 ТБ-3. Это позволило насытить бомбардировщиками ВВС, фактически впервые в мире создав крупные соединения стратегической авиации — бомбардировочные авиакорпуса. Всего сформировали пять таких корпусов по две бригады в каждом. Поначалу они имели на вооружении и ТБ-3, и ТБ-1, но постепенно четырехмоторные машины вытесняли ТБ-1 на роль учебных и транспортных.
Части и соединения тяжелых бомбардировщиков часто носили цветистые наименования, характерные для того времени. Например, «9-я бригада имени 10-го Всесоюзного съезда Ленинского комсомола». Пять входивших в нее эскадрилий носили имена Ворошилова, Кагановича, Кирова, Постышева и Косарева.
В октябре 1933 г. на Дальнем Востоке уже сосредоточили ударный «кулак» из трех бригад — 26-й, 28-й и 29-й, имевших в общей сложности 134 ТБ-3. Этому способствовала переброска из Европейской части страны целиком 11-й тбаб из Воронежа (на новом месте, в Нерчинске, она стала 29-й). В Воронеже вместо нее в 1934 г. сформировали новую бригаду с прежним номером.
Эти силы являлись серьезным сдерживающим фактором для агрессивных устремлений Японии, чьи военные очень уважительно относились к «длинной руке» РККА. Так, оценивая потенциальные потери от удара советских тяжелых бомбардировщиков по району Токио, майор Катаока пришел к выводу, что ущерб превзойдеттот, что нанесло знаменитое землетрясение 1923 г. Противопоставить ТБ-3 японцам тогда было нечего. В августе 1933 г. известный японский военный специалист Хирота даже предложил план нанесения упреждающего удара по аэродромам Приморья силами палубной авиации, не считаясь ни с потерями самолетов, ни с возможной гибелью авианосцев.