К 1934 году туполевская машина, однако, уже не полностью соответствовала потребностям гражданской авиации. В отчете ГУ ГВФ записано: «Самолет АНТ-9… является устаревшим, небезопасным и неэкономичным типом». Разработали программу его модернизации. Требовались устройства отопления и теплоизоляции, замена амортизаторов, установка тормозов на колеса, некоторое облегчение планера и улучшение окраски. Все АНТ-9 обычно летали с экипажем из двух человек — пилотом и бортмехаником.
В 1935 году сборку АНТ-9 окончательно прекратили. Общее количество построенных машин не превышало сотни. АНТ-9 или, как его стали называть с 1937 года, после ареста Туполева, ПС-9, долго оставался флагманом ГВФ. Более крупные по размерам и грузоподъемности АНТ-14 и АНТ-20 «Максим Горький» являлись лишь единичными образцами. Таким образом, АНТ-9 до войны был самым большим самолетом, регулярно эксплуатировавшимся на линиях, если не считать нескольких Г-2 — разоруженных ТБ-3, служивших фактически транспортными самолетами.
Как уже отмечалось, тот тип отличался довольно высокой аварийностью: в июле 1931 года в катастрофе на АНТ-9 погибли С. Т. Рыбальчук с В. К. Триандафилловым, в 1932 году произошло семь аварий. Причина — низкая надежность моторов М-26 и их значительный износ: моторы были дороги и эксплуатировались «до упора». Так, 2 июля 1933 года у известного впоследствии летчика, Героя Советского Союза М. В. Водопьянова на посадке в Москве заглох правый мотор, машину развернуло, и она влетела в щель между двумя ангарами. Крылья разрушились, а фюзеляж протащило дальше. Экипаж остался цел, но самолет пришлось списать. Тяжелую аварию на АНТ-9 потерпел и другой известный летчик, впоследствии один из спасителей челюскинцев, Герой Советского Союза № 3, В. С. Молоков. Вот как описал он это происшествие в своей книге:
«Но вот как-то приказали мне лететь ночью из Новосибирска в Свердловск на АНТ-9. Моторы этой машины уже отслужили все сроки. Поэтому полет на таком самолете, да еще ночью, был крайне опасен. Своей тревогой я поделился с инженером, который подтвердил мои опасения и даже составил акт. Но приказ есть приказ. Взял на борт шесть пассажиров. Поднялись в воздух. Вдоль железнодорожной линии горели леса. Ночью и так ничего не видно, а тут еще сплошной дым. Летим как в тумане. Огоньки железной дороги исчезли. Я потерял ориентировку. Вскоре отказал один мотор. Самолет стремительно пошел вниз. Вот уже задевает нижними плоскостями верхушки деревьев. Еле различил просвет в темном лесном массиве. Поляна! Но предпринимать что-либо было уже поздно — альтиметр на нуле. Машина с грохотом падает на землю. Что было дальше — не помню. Когда пришел в сознание, вижу: лежу на поляне недалеко от разбитого самолета. Очевидно, меня выбросило из кабины при ударе машины о землю. У меня были смяты ребра, повреждено плечо. Пассажиры остались целы, но несколько человек получили серьезные травмы».
АНТ-9 эксплуатировались в агитэскадрилье имени Максима Горького. Сначала у них имелся обычный пассажирский самолет, называвшийся «Крестьянская правда», затем его сменил весьма экзотичный экземпляр под именем «Крокодил». Над ним шефствовал одноименный сатирический журнал. Для придания машине специфических «крокодильих» форм на заводе № 84 сделали нестандартный вытянутый и чуть вздернутый вверх носовой обтекатель, а поверху фюзеляжа — декоративный зубчатый гребень. Небольшие изменения внесли в шасси — подкосы стоек прикрыли общим обтекателем. После этого они стали похожи на лапы с когтями, нарисованными на каплевидных обтекателях колес. На носу, разумеется, изобразили зубастую пасть. Руководил «декоративным» процессом авиаконструктор В. Б. Шавров.
В 1936 году «Аэрофлот» открыл первую самостоятельную международную линию Москва — Прага. На трассу вышел все тот же АНТ-9. 31 августа 1936 года был совершен первый рейс в Прагу. Пилотировали машину Гуревич и Тимашев. Летели через Киев и Черновцы. Пассажирами были сотрудники ГВФ.
По количеству списанных ГВФ машин АНТ-9 занимал вторую строчку после П-5 (разоруженных Р-5), которых в парке ГВФ имелось куда больше. Планировали уже в 1936 году снять с эксплуатации все машины этого типа, но их списание требовалось чем-то компенсировать, а промышленность не могла предложить ничего подходящего. В 1937 году аварий стало еще больше. Пять самолетов разбились полностью. Руководство гражданской авиации отмечало: «Качество самолетов ПС-9 с двумя моторами М-17 — весьма низкое». Исправных самолетов становилось все меньше. В отчете ГУ ГВФ за 1938 год констатировали, что ПС-9 «…эксплуатируются в настоящее время только потому, что нечем заменить». Действительно, ПС-89 и ПС-35 очень долго доводились, были построены в мизерном количестве и оказались весьма ненадежными. В мае 1939 года в ГВФ имелись 34 ПС-9, из них 21 исправный. Они были разбросаны по разным управлениям и авиагруппам, в основном в Сибири и Средней Азии. В начале 1940 года два ПС-9 включили в состав 2-го отряда Особой авиагруппы ГВФ, действовавшей на Северо-Западном фронте.