В середине сентября начали отбирать экипажи и для ТБ-3. Собственно говоря, эти машины бывали в китайском небе и раньше. Бомбардировщики ВВС Забайкальского округа время от времени плутали и оказывались в воздушном пространстве соседей. Поскольку у китайцев не то что ПВО, но и толковой службы ВНОС не было, то всё кончалось вполне благополучно. Разве что по донесениям наших пограничников можно было угодить на «губу». Так, в феврале 1934 г. пилот Костромин в ночном полете пересек границу, но через 50 минут, сориентировавшись, вернулся на нашу сторону. Теперь же речь шла об обслуживании трассы Алма-Ата — Ланчжоу, по которой собирались перегонять в Китай самолеты. Транспортные ТБ-3, наряду с АНТ-9 и ДБ-3, развозили по ней специалистов и грузы. Вскоре по трассе полетели в Китай истребители и скоростные бомбардировщики.
Затем встал вопрос о передаче партии ТБ-3РН китайской стороне. 22 октября в Алма-Ату перелетели шесть тяжелых бомбардировщиков. Самолеты были не новые, они уже эксплуатировались в ВВС РККА около года. Четыре машины взяли из 23-й ТБАБ и две перегнали из Ростова. Отрядом командовал капитан Донцов. В отличие от истребителей И-16, И-15бис и бомбардировщиков СБ, на значительной части которых должны были воевать советские летчики, ТБ-3 предназначались для эксплуатации китайцами. Наши экипажи выступали только в роли перегонщиков и инструкторов.
Из Алма-Аты самолеты вылетели с дополнительным грузом: по десять бомб ФАБ-100 в фюзеляже и по две ФАБ-500 или четыре ФАБ-250 под крыльями. Помимо этого везли по два боекомплекта патронов. 27 октября ТБ-3 сели в Урумчи и далее шли по трассе без происшествий вплоть до Ланчжоу, куда прибыли 31-го числа.
Здесь самолеты официально сдали китайским властям. Советские опознавательные знаки закрасили уже в Алма-Ате. Теперь на плоскости и фюзеляж нанесли белые двенадцатилучевые звезды на голубом фоне, а на руль направления — бело-голубую «зебру» (шесть синих и столько же белых горизонтальных полос).
В Ланчжоу начали обучение китайских экипажей. В конце ноября один самолет китайский пилот «приложил» так, что его пришлось списать. 30 ноября остальные пять со смешанными советско-китайскими экипажами перелетели в Наньчан. Там их и накрыли японские бомбардировщики. 13 декабря машины по тревоге должны были взлететь и перебазироваться, но не успели. Японцы два самолета уничтожили и два серьезно повредили. 25 декабря три ТБ-3, включая два отремонтированных, вернулись в Ланчжоу.
По своему прямому назначению тяжелые бомбардировщики китайцы не использовали. Вместе с купленными еще до войны в Италии S.72 они перевозили людей и грузы. 16 марта 1938 г. на ТБ-3, пилотируемом Гуо Цзя-янем и Чжан Цзюнь-и отказал один из моторов. Летчики решили вернуться обратно, но разбились в горном ущелье Ципань. Из находившихся на борту 25 советских добровольцев спаслись только двое. Весь экипаж погиб. Летчик-истребитель Д.А.Кудымов вспоминал, что раньше летел на этом самолете из Ханькоу в Ланьчжоу. Командир, взлетая, даже не проверил, хватит ли топлива. В воздухе горючее кончилось. С трудом перевалив горный хребет, бомбардировщик приземлился у подножия гор среди валунов, не дотянув до полосы всего около полукилометра. «Выбрались из самолета возмущенные и злые до предела. Пилот ТБ смеялся…».
Еще один ТБ-3 в 1938 г. в Чэнду китайский пилот поставил на нос, промахнувшись при посадке. Он выкатился за границу летного поля и попал в болото. Советский механик в отчёте об аварии потом написал: «Штурманская кабина была задрана, как рыло носорога». Кабину отремонтировали, винты сменили, после чего самолет отогнали в Ланчжоу.
В Китае появлялись и ТБ-3 ВВС РККА, но в небольшом количестве и ненадолго — только как транспортные. Так, в ноябре 1937 г. три ТБ-3 доставили в Ланчжоу со складов Забайкальского военного округа бомбы и патроны. Самолеты двигались по маршруту через Улан-Батор. В пути их сопровождала пара Р-5 — не столько для охраны, сколько на случай вынужденной посадки.
В общем, карьера ТБ-3 в Китае оказалась весьма краткой и вовсе не славной.
Первые настоящие боевые цели ТБ-3 пришлось поражать на родной земле. Летом 1938 г. они участвовали в боях у озера Хасан на Дальнем Востоке. В конце июля японцы заняли позиции на сопках Заозерная и Безымянная на советской стороне границы. Чтобы выбить их оттуда, сосредоточили части Красной армии, которые поддерживали 250 самолетов. В их число вошли и 60 ТБ-3 под командованием А.В.Коновалова. Вечером 6 августа вся эта армада обрушилась на траншеи, артиллерийские батареи и тылы японской группировки, ТБ-3 шли в первой волне.
Это был первый и единственный случай, когда четырехмоторные гиганты применялись так, как было первоначально задумано — днем, большими группами, с залповым бомбометанием из плотного строя со средних высот, при полном господстве в воздухе. По воспоминаниям очевидцев, эффект применения туполевских машин был потрясающий. «Когда я увидел надвигающуюся армаду четырёхмоторных русских самолётов мне стало не по себе, — вспоминал уже после окончания Второй Мировой войны командир орудия сержант Тосио Огава. — Я сразу понял, что многие из нас после этой бомбёжки вряд ли увидят завтрашний рассвет. Признаюсь, мне стало страшно. С приближением тяжёлых бомбардировщиков гул их моторов становился всё более давящим и, оглянувшись, я заметил, как многие мои товарищи мечутся в поисках укрытий. Некоторые ложились на землю лицом вниз и затыкали уши, кто-то сворачивался калачиком, другие, не выдержав напряжения, бросились в бежать в тыл. Троих из них тут же застрелили офицеры штаба нашего дивизиона, а одному мечом отрубил голову лейтенант Итаги.
К сожалению, более или менее должным образом были оборудованы только передовые позиции на господствующих высотах, а наш гаубичный дивизион находился практически на ровном месте. Ситуация усугублялась тем, что наши офицеры были не меньше нас, рядовых, потрясены разворачивающейся трагедией и сами не знали, что надо делать. Видимо, в вышестоящих штабах посчитали, что не стоит информировать личный состав строевых частей о возможностях авиации противника.
Тем временем самолёты оказались над нашими головами, и в следующее мгновение мы услышали нарастающий свист падающих бомб. Их было так много, а вой рассекаемого фугасками воздуха нарастал так быстро, что уже через пару секунд в нём потонули звуки выстрелов наших немногочисленных зениток.
Спустя мгновение на нас обрушился ураган бомбовых разрывов. Наши позиции трясло как при 12-бальном землетрясении. Первый удар взрывной волны я встретил напрягшись, но затем меня швыряло, как тряпичную куклу, и только в первый момент я почувствовал боль от того, что при падении ударился коленом о землю. Меня подбрасывало раз за разом, а я даже не пытался удержаться на земле, хватаясь за камни и малейшие неровности грунта. Все мои мышцы были как будто из сырой глины. Я хотел посмотреть, что происходит вокруг меня, но ничего не увидел, так как всё вокруг заволокло пылью и дымом, сквозь который то впереди, то где-то сбоку вспыхивали молнии всё новых и новых разрывов. Видимо я был сильно контужен, так как ничего не слышал. Впрочем, вряд-ли в то момент я хотел что-то слышать. В голове билась только одна мысль: когда же закончится весь этот ужас? Однако он продолжался как ни в чем ни бывало и в какой-то момент как далёкая надежда мелькнула мысль, что запас бомб на самолётах не бесконечен.
Внезапно всё прекратилось.
…Пыль медленно оседала на землю, и постепенно я стал видеть небо над головой. Тишина была оглушающая. Первым кого я увидел был хохотавший над чем-то лейтенант Итаги. Последний раз когда я его видел перед бомбёжкой он был безукоризненно одет с окровавленным самурайским мечом в правой руке и белым платком в левой. Теперь же он был грязнее последнего нищего. Поначалу я подумал, что налёт вражеских бомбардировщиков всё же не нанёс нам существенного урона и лейтенант смеётся над противником.
Однако в следующее мгновение я понял, что всё гораздо трагичнее. Рядом валялась перевёрнутая гаубица, передок и убитые кони. Снаряды и зарядные гильзы были разбросаны. Я по-прежнему ничего не слышал, но, попытавшись встать, понял, что это выше моих сил. Меня замутило и я остался лежать. Вид безмолвно хохочущего лейтенанта Итаги был настолько страшен, что я закрыл глаза. В это момент ко мне начал возвращаться слух, и первое, что я услышал, был душераздирающий смех лейтенанта Итаги…