Эволюция бомбардировочной авиации направлялась в основном на рост размеров и веса машин. Они должны были нести все больше бомб, пушек и пулеметов. В соответствии с этим в технических заданиях на новые бомбардировщики требования выстраивались по важности следующим образом: грузоподъемность, дальность полета, организация сферического обстрела (хотели, чтобы с каждого направления атакующий истребитель встречал, по крайней мере, один пулемет или пушка), а уж потом скорость. При этом оговаривались небольшие дистанция разбега и посадочная скорость — в стране было немного приличных аэродромов. Попытки выполнить последнее требование при малой мощности двигателей того времени неизбежно приводили к увеличению количества моторов и наращиванию площади крыла.
Бомбовую нагрузку меряли десятками тонн. Большая часть ее должна была располагаться внутри на кассетных и балочных держателях, но крупные бомбы (калибром в 1000 кг и 2000 кг — больше тогда не имелось) собирались нести на наружной подвеске, и лишь на самых больших машинах — внутри.
Как правило, во всех проектах гигантских бомбовозов предусматривалось химическое вооружение, которому придавалось все большее значение, причем не только наступательное, но и оборонительное. К первой группе относились химические бомбы разных типов и выливные приборы. Большая грузоподъемность летающих монстров позволяла нести огромные баки, что позволяло обеспечить значительный расход отравляющих веществ и сделать эффективным полив со средних и даже больших высот (при маленьком расходе и атаке с высоты концентрация яда на местности получалась недостаточной для поражения людей и животных). Оборонительными считались устройства для постановки завес за хвостом самолета — «баллоны самообороны». Ведь тогда кабины истребителей были открытыми; не успел пилот натянуть противогаз — готов... Предусматривалась и постановка дымовых завес на местности. Для этого бомбовоз мог нести специальные приборы, из которых распылялась дымообразующая смесь, постепенно оседавшая вниз. Дымовые завесы могли ставиться для маскировки войск на земле и для защиты самого бомбардировщика, скрывая его от истребителей противника.
Экипажи бомбардировщиков становились все более многочисленными, напоминая по структуре команды боевых кораблей. Обслуживание самолета-гиганта в воздухе при почти полном отсутствии автоматики требовало от 10 до 40 человек. В это число, как правило, входил освобожденный командир бомбовоза (на ТБ-3 его функции выполнял первоначально штурман-навигатор, позже — первый пилот). Экипаж делился на подразделения со своими командирами. Например, за стрелково-пушечное вооружение отвечал старший артиллерист. На самых больших машинах огневые точки, как на корабле, группировались в плутонги со своими командирами. Мотоустановкой занимался старший механик, в штате которого могло быть до десятка подчиненных. Размеры бомбовоза позволяли им свободно перемещаться по фюзеляжу и крылу, обслуживая его двигатели, как судовые машины. На некоторых самолетах предусматривались «дублеры» ключевых специалистов. Иногда в экипаж включали фельдшера для оказания в полете помощи раненым и больным, а на калининском К-7 имелся даже боцман!
При этом самолеты оставались сравнительно тихоходными, низковысотными, и по мере роста размеров теряли в маневренности. Во всех заданиях на машины подобного класса предусматривалась максимальная скорость до 200 — 250 км/ч и практический потолок не более 5000 м. К 1934 г. эти цифры несколько подкорректировали: требуемая максимальная скорость для ряда типов возросла до 300 — 330 км/ч, потолок подняли до 7000 м, а дальность — до 3000 — 3500 км.
Это приводило к тому, что рациональным оставалось применение крыла с толстым профилем. Оно давало большую подъемную силу и обеспечивало необходимое пространство для размещения большого количества топлива и бомбовой нагрузки.
Маленькие скорости приводили и к специфическому подходу к аэродинамике. «Вылизывание» поверхностей в этом диапазоне не давало, по сути, никакого выигрыша. Поэтому нормой являлись громоздкие неубирающиеся шасси, гофрированная обшивка, открытые кабины и неэкранированные турели, а также множество выступающих в набегающий поток деталей.