После войны в ходе «генеральной уборки», устроенной Сталиным в начале 50-х, все сохранившиеся АНТ-40 были отправлены в металлолом. Но один самолет, совершивший в 1939 году вынужденную посадку в Забайкалье в районе Южно-Муйского горного хребта на берегу реки Укшум, так и остался нетронутым. Лет тридцать его разрушенный фюзеляж неоднократно видели, и в конце 70-х газета «Воздушный транспорт» снарядила для обследования самолета экспедицию во главе с Евгением Коноплевым. Результаты экспедиции Коноплева оказались весьма обнадеживающими: самолет неплохо сохранился. Группа военных летчиков организует новую экспедицию по эвакуации самолета из труднодоступной местности. Машину доставили на военный аэродром, а оттуда антоновским самолетом Ан-22 перебросили в Москву. Так АНТ-40 попал на берег Яузы в хозяйство Туполева. Команда молодых сотрудников КБ Туполева вызвалась восстановить самолет, и в апреле 1982 года полностью восстановленная машина заняла место в экспозиции Музея Военно-Воздушных Сил в Монино в тридцати километрах от Москвы. Это единственный сохранившийся экземпляр из почти семи тысяч построенных АНТ-40.

Проект создания на основе АНТ-40/СБ-2 самолета-торпедоносца возглавил конструктор Владимир Мясищев. В ЦАГИ конструкции было присвоено наименование АНТ-41, а в ВВС принято было называть его Т-1 («торпедоносец»). Самолет имел два микулинских мотора М-34ФРН мощностью по 890 л.с. и представлял собой моноплан с низкорасположенным крылом. Экипаж самолета состоял из трех человек.

Постройка завершилась в начале 1936 года. Уже в первом испытательном полете 2 июня того же года летчик Александр Чернавский столкнулся все с тем же сильнейшим флаттером хвостового оперения, который проявлялся при испытаниях самолета АНТ-40. Несколько позднее, во время четырнадцатого испытательного полета, самолет разрушился в воздухе, и Чернавскому с двумя другими членами экипажа чудом удалось покинуть самолет. После этого случая дальнейшее выполнение программы было свернуто.

Все советские авиаконструкторы сознавали: стране крайне необходим большой, современный четырехмоторный бомбардировщик. В июле 1934 года бригада Владимира Петлякова под общим руководством Туполева приступает к изучению проблемы создания такого самолета. Было определено, что важнейшими характеристиками самолета должны стать скорость и крейсерская высота полета, поэтому крыло должно иметь профиль с малым лобовым сопротивлением, а двигатели с системой наддува – развивать максимально возможную тягу. В то время в Советском Союзе подходящих для этой цели моторов еще не было.

Петляков задумал спроектировать самолет с гладкой обшивкой, фюзеляжем-полумонококом овального сечения и широким бомболюком внизу центральной части корпуса. Но – одно дело задумать, а другое – выполнить. Дело в том, что металлургическая промышленность продолжала выпускать гофрированный дюралюминиевый лист, и Туполеву пришлось приложить немало умения, чтобы убедить руководство отрасли: надо приспосабливаться к новым потребностям.

Все это заняло достаточно много времени, и постройка опытного образца АНТ-42, который к этому времени уже получил у военных наименование ТБ-7, завершилась только в декабре 1936 года. На самолете были установлены четыре мотора М-34ФРН мощностью по 930 л.с., сначала без системы наддува. Петляков и Туполев долго размышляют над проблемой наддува и наконец находят решение: установить в хвостовой части фюзеляжа пятый двигатель, который будет выполнять функцию компрессора- нагнетателя для остальных четырех моторов и развивать необходимое давление наддува. Однако на первом экземпляре АНТ-42 пятый двигатель установлен не был.

Петляков разместил в плоскостях девятнадцать топливных баков. Баки были сварные, а для уменьшения утечки покрывались еще и тонким слоем резины. Пять баков помещалось в центроплане, еще по пять находилось в консолях крыльев между двумя лонжеронами и по два – в передней кромке крыла.

В первый испытательный полет самолет поднялся с аэродрома на Ходынском поле 27 декабря 1936 года. Пилотировали его Михаил Громов и второй пилот Николай Рыбко. Новая машина управлялась хорошо, но ввиду отсутствия системы нагнетания, максимальная рабочая высота полета составляла всего 4 500 м. По ходу выполнения программы испытаний опытного образца Петляков внес в конструкцию ряд усовершенствований, которые улучшали летно-технические характеристики самолета. К июню 1937 года завершается разработка пятого двигателя: это мотор АЦН-2 (Агрегат Централизованного Наддува), созданный на основе двигателя М-100, который, в свою очередь, представляет собой построенный по лицензии двигатель 12Ybr «Испано-Сюиза». Пятый двигатель устанавливают в хвостовой части фюзеляжа. Несмотря на то что вес пустого самолета после этого вырос сразу на две тонны, летные характеристики заметно улучшаются. Теперь максимальная скорость составляет 403 км/час – практически как у большинства иностранных истребителей, а рабочий потолок достигает 10 800 м.

Тем временем еще в апреле 1936 года заложен второй ТБ-7. Уроки, приобретенные во время испытаний первого самолета, не проходят даром, и в конструкцию вносится целый ряд изменений. Тяговые двигатели заменяют на АМ-34ФРНВ мощностью по одной тысяче лошадиных сил, а в агрегат нагнетания устанавливают 860-сильный М-100А. В июле 1938 года, незадолго до окончания испытаний первого самолета, начинаются испытательные полеты и второй машины. Несмотря на удовлетворительные, в целом, результаты, установка пятого мотора существенно снизила вес бомбовой нагрузки. Кроме того, с появлением новых двигателей первоначально установленные М-34 оказываются морально устаревшими. Перед Петляковым встает новая проблема: надо заменять двигатели. Подбор нового мотора затягивается до 1939 года, но к этому времени Петляков, как и многие другие, оказывается жертвой сталинских репрессий и попадает в тюрьму. Тем не менее власти разрешают довести до конца работы по установке на ТБ-7 новых 1200-сильных двигателей АМ-35А конструкции Микулина. Взлетный вес самолета увеличивается до 27 т, а скорость – до 427 км/час. Возрастает и дальность полета: теперь ТБ-7 способен доставить две тонны авиабомб на расстояние 4 700 км, при этом, правда, снизился до 9 300 м рабочий потолок самолета.

Постройкой первых двух самолетов занимался 156-й завод – это бывший ЗОК (завод опытных конструкций) ЦАГИ, а серийное производство передали на 22-й завод в Казани. Серийные самолеты отличаются не только новыми двигателями. Более обтекаемой стала носовая часть, появилось новое бортовое вооружение. Теперь в носовой башне разместили спаренный пулемет, а пушки установили на поворотных турелях: одну – в верхней части фюзеляжа, а другую – в хвосте. В гондоле каждого внутреннего двигателя, помимо радиатора, который обеспечивал охлаждение обоих моторов на данной плоскости, помещался также направленный назад пулемет на поворотной турели. Самолет имел мощную броневую защиту. Кабина пилотов прикрывалась бронелистами толщиной 9 мм, несколько тоньше была броня, закрывающая места штурмана и бортстрелков, в том числе тех, кто находился в мотогондолах. В общей сложности экипаж самолета насчитывал десять человек: командир, второй пилот, штурман, бортинженер, оператор бомбометания и пять бортстрелков.

Позднее на нескольких ТБ-7 установили дизельные двенадцатицилиндровые рядные двигатели М-40 мощностью 1 000 л.с. За счет этого дальность полета с бомбовой нагрузкой в две тонны возросла сразу до 7 820 км, но существенно понизились скорость и рабочий потолок, поэтому эксперимент пришлось свернуть. Из-за дефицита моторов АМ-35 некоторые самолеты попробовали оснащать двигателями АШ-82 с радиальным расположением цилиндров, но в этом случае летно-технические показатели тоже ухудшались, и большинство из 93 построенных ТБ-7 так и продолжали летать с моторами АМ-35А. Объем производства самолетов ограничивался нехваткой двигателей: дело в том, что высокоэффективные поршневые моторы шли прежде всего на оборудование истребителей в частности, МиГ-3.