Огромное аэродинамическое сопротивление новой машины тщательно изучалось, лично А. Н. Туполевым вместе с другими конструкторами, прежде всего с А. А. Архангельским, проводился детальный анализ его характеристик, были разработаны конкретные меры по его снижению, принятые при разработке других самолетов.
Новизна на гигантской машине проявлялась даже в мелочах: Туполев заметил, что дверь для входа в самолет пассажиров, располагавшаяся на правом борту, была узкой и неудобной, близкой по форме к перевернутому треугольнику. Он предложил в качестве «сеней» использовать находившийся за крылом отсек, остававшийся пустым из соображений центровки. Отсюда, из двери отсека, была сделана трап-лестница, опускавшаяся тросами вниз. Поднявшись по трапу, пассажиры попадали в «сени», а оттуда — по своим местам.
18 мая 1935 года «Максим Горький» потерпел катастрофу, упав в районе Песчаных улиц — недалеко от нынешнего метро «Сокол». Опытный летчик Н. П. Благин, работавший ранее и на испытаниях туполевских машин ТБ-3, АНТ-29, АНТ-40, произведший облет геометрически подобного (уменьшенного в два раза) планера ТБ-6 — дальнейшего развития самолета-гиганта, сопровождая «Максим Горький» на своем истребителе И-5, пытался сделать мертвую петлю вокруг крыла гигантской машины, но, не рассчитав маневр, потерял скорость в верхней части петли и врезался в правое крыло самолета. По-видимому, на Н. П. Благина повлиял ажиотаж, сопровождавший полеты огромного самолета. Просчет в недопустимо рискованном пилотировании истребителя привел к трагической развязке: погибли 46 человек.
Трагедией поспешили воспользоваться антисоветские круги. В сентябре 1935 года в польской газете «Меч» было опубликовано якобы «письмо Благина» с соответствующими призывами и угрозами. Фальшивку тут же подхватили некоторые другие западные издания. Второе рождение забытое «письмо» пережило в России в 1990-е годы. Исследования, проведенные несколькими отечественными специалистами-историками, еще раз подтвердили полную несостоятельность «письма».
Эта авиакатастрофа глубоко потрясла Андрея Николаевича. В то время он находился в своей третьей командировке в США, в Чикаго.
«Рано утром мы готовились к отъезду в какой-то другой город. Все собрались в вестибюле гостиницы, ожидая Андрея Николаевича, — вспоминал позднее И. Н. Квитко. — Вдруг вбегает один из водителей нашего автомобиля (это был безработный преподаватель ботаники в Массачусетском университете) с маленькой газеткой в руках и очень взволнованно говорит: „Смотрите, смотрите, что написано: погиб самолет 'Максим Горький'!“ В это время вошел Туполев и спросил: „В чем дело, почему так тихо?“ Ему рассказали о случившемся. Выражение его лица резко изменилось. Постояв молча, он опустился в кресло. Затем подозвал А. А. Архангельского и меня и сказал: „Пошлите Харламову телеграмму, чтобы телеграфировал подробности“. Николай Михайлович Харламов был тогда начальником ЦАГИ.
До получения ответа в течение трех часов Андрей Николаевич находился в кресле, все молчали. В полученной от Харламова телеграмме было краткое описание катастрофы и фамилии погибших — сорока одного человека. Большинство из них мы хорошо знали. А в конце телеграммы была непонятная приписка: „Ждите уточнений“…
После получения телеграммы отпали всякие сомнения: гибель самолета и людей была свершившимся фактом. Андрей Николаевич расслабился, и у него закапали слезы. Он оставался в кресле до получения второй телеграммы. Во второй телеграмме многие фамилии погибших были заменены другими. Как позже стало известно, произошло это потому, что в первом списке были фамилии из полетного листа, а перед самым вылетом самолета некоторые уступили свою очередь другим.
Катастрофа произошла в воскресенье, в выходной день…
Посидев еще какое-то время, Андрей Николаевич, тяжело вздохнув, сказал: „До утра никуда не едем“, — и пошел в свой номер».
После гибели «Максима Горького» был построен его единственный дублер — гигантский пассажирский самолет ПС-124 (АНТ-40бис, Л-760). Эта машина летала на линии «Аэрофлота» Москва — Минеральные Воды до 1941 года, перевозя по 64 пассажира. Самолет оснащался уже шестью более мощными двигателями М-34ФРНВ (тандемная установка была убрана), а с 1940 года — АМ-35 мощностью 1200 л. с. В годы Великой Отечественной войны этот самолет использовался для перевозки грузов и был разбит на посадке в Ташкенте в декабре 1942 года, налетав всего 272 часа.