Очень скоро технология сварки, разработанная у Туполева, была внедрена в других конструкторских бюро. Сварные баки эксплуатировались во время Великой Отечественной войны на всех боевых самолетах.
Решение новых проблем силами своего коллектива, когда специализированные институты или организации не брались за их решение, считая трудными или невыполнимыми, было характерной особенностью творческого метода Андрея Николаевича. Доказав у себя в ОКБ или на заводе, что проблема решаема, он открывал путь к ее реализации в масштабе страны. Так было с использованием металла в конструкции самолетов после успешного применения в аэросанях и глиссерах, с внедрением электрохимической защиты металла от коррозии, с созданием советского воздушного винта изменяемого шага, с внедрением атомно-водородной сварки, стального литья, магниевых сплавов. Так создавались конструкция и технология изготовления мягких топливных баков (для этого был создан специальный цех), герметизирующие материалы, обтекатели радиолокационных антенн… Так появился целый рад новых материалов и технологических процессов.
Государственный размах, широта мышления, огромный организаторский талант и успехи, достигнутые А. Н. Туполевым в самолетостроении, были высоко оценены наркомом Г. К. Орджоникидзе. Видя в Туполеве руководителя государственного масштаба, способного обеспечить быстрый подъем нашей авиационной промышленности, Орджоникидзе предложил ему занять пост главного инженера Главного управления авиационной промышленности (ГУАП). Как вспоминал Андрей Николаевич, Орджоникидзе неоднократно предлагал ему занять этот пост, однако он отказывался, отвечая: «Я конструктор, и хочу быть конструктором…»
«Когда я в третий раз пришел к нему, — вспоминает Андрей Николаевич, — он говорит: „Ну что ж, если ты не хочешь нам помочь, тогда иди, работай конструктором“. При такой постановке вопроса я сказал: „Товарищ Серго, если Вы считаете, что я так Вам нужен, то я согласен“».
5 января 1936 года А. Н. Туполев был назначен первым заместителем начальника ГУАП и главным инженером Народного комиссариата тяжелой промышленности (НКТП); при этом он был оставлен главным конструктором и руководителем отдела опытного самолетостроения ЦАГИ. На посту первого заместителя ГУАП Андрей Николаевич продолжил дела, начатые еще П. И. Барановым.
«Я стал работать по промышленности, — вспоминает Андрей Николаевич. — Трудно было, очень трудно. Помню, мы с M. M. Кагановичем приехали на один из больших комбинатов, создававшихся еще при Петре Ионовиче. Больше половины строительства было законсервировано. Петр Ионович задумал создать этот комбинат из ряда заводов: авиационного самолетного, моторного, агрегатного и завода каких-то деталей. После гибели Петра Ионовича строительство большинства из них не было начато. Походили мы с Кагановичем по этому заводу, и он меня спрашивает: „Что же делать?“ Я говорю: „Восстановить, что было задумано“. И такое решение было принято. И что здесь характерно: когда подняли чертежи моторного завода, вся документация оказалась полностью на уровне дня — не потребовалось ни одного нового чертежа, чтобы создать этот завод и восстановить все оборудование так, как оно было задумано при Петре Ионовиче Баранове. Настолько велик у него кругозор, настолько правильно и широко он мыслил».
За год и девять месяцев (с начала 1936-го по октябрь 1937 года), которые Андрей Николаевич был в руководстве ГУАП, возобновляется строительство авиационных промышленных комплексов и организуется строительство новых, реконструируются старые заводы. Это существенно упростило во время Великой Отечественной войны перебазирование авиационной промышленности и ускорило налаживание массового выпуска авиационной боевой техники в городах Сибири и Урала.
Орджоникидзе поддерживал энергичные усилия Андрея Николаевича, направленные на достижение нашей промышленностью мирового уровня: дальнейшее развитие серийного производства, широкое внедрение новых технологических процессов, развитие авиационной металлургии.
«Нужно было развивать заводы и людей, — вспоминал Андрей Николаевич, — готовить не только инженеров, но и рабочих.
Заводы еще не начали работать, и не потому они не начали работать, что не было станков, что не было чертежей, а потому, что не было таких людей, которые могли бы работать. Все думали тогда, что можно заменить директора и все будет в порядке, но дело было не в этом, надо было подготовить людей, которые могли бы все сделать, эта работа была широко развернута в Советском Союзе, и это дело крепко осознала наша партия.