Звено ТБ-3 над Амуром, 1936 г.
Теоретически каждый ТБ-3 должен был комплектоваться одним бомбовым прицелом «Герц—Бойков» (у левого сидения штурманской кабины) и одним Герц Fl 110 или Герц FI 206 (у правого). Фактически стоял какой-то один, а первые серии сдавались вообще без прицелов, которые монтировали уже в частях. Позднее применяли прицелы отечественного производства ОПБ-1 и ОПБ-2, являвшиеся копиями немецких. Бомбосбрасыватель Сбр-9 позволял сбрасывать бомбы поодиночно, сериями или залпом (последнее требовало от бомбардира колоссальных физических усилий, поскольку сбрасыватель был механическим).
Для ведения фоторазведки и фиксации результатов бомбовых ударов ТБ-3 оборудовался фотоаппаратом Поттэ 1Б (АФА-1Б).
ТБ-3 проектировался под экипаж из 12 человек: командир самолета (он же штурман), бомбардир, два пилота, радист, задний летнаб, два техника и четыре стрелка. Но вскоре перешли к более рациональному составу: командиром стал первый пилот, функции штурмана и бомбардира совместили, заднего летна6а сочли вообще ненужным. К 1933 г. установился состав из восьми человек: два пилота, штурман-бомбардир, два стрелка, старший техник и два младших техника (они же — стрелки выдвижных башен). На Дальнем Востоке во многих бригадах летали экипажи из восьми человек несколько иного состава: два пилота, два штурмана (один из них являлся еще и передним стрелком), механик, радист и два стрелка.
Красились все ТБ-3 одинаково. Верх — защитно-зеленый, низ — серо-голубой. Внутри самолет был серым. Красили кистями или пульверизатором — что было под рукой.
Быстрейшему внедрению ТБ-3 в эксплуатацию придавалось очень большое значение. Алкснис еще в декабре 1931 г. разослал циркуляр, в котором говорилось: «В 1932 году к нам в ВВС поступит большое количество ТБ-3 на вооружение и в эксплуатацию. С такими большими и сложными машинами мы столкнемся впервые... Если мы немедленно не начнем готовить личный состав и, главное, приспособления и оборудование..., то встретим чрезвычайно большие затруднения...
». И уже с начала года начали формироваться тяжелобомбардировочные бригады. Для них готовили аэродромы, подвозили необходимое оснащение, боеприпасы, горючее. Для этих бригад подбирали лучших летчиков, штурманов, стрелков. Группы специалистов проходили обучение в НИИ ВВС и на заводе №22.
Еще 1 апреля 1932 г. с одним из первых серийных самолетов ознакомили в Монино командный состав ВВС Московского военного округа. Это не было случайным. Именно 17-й авиабригаде в Монино предстояло первой осваивать ТБ-3. Это соединение, вооруженное ТБ-1, уже имело опыт эксплуатации тяжелых цельнометаллических машин, и можно было рассчитывать, что оно быстрее достигнет стадии боеспособности. Далее предполагалось начать формирование четырех эскадрилий 26-й бригады в Сеще и трех — 30-й в Ржеве. Далее на повестке дня стояли 11-я бригада в Воронеже, 20-я в Харькове и 27-я в Ростове-на-Дону. Это все в европейской части страны.
На Дальнем Востоке и в Забайкалье предполагалось сформировать четыре бригады — две в Бочкарево, одну в Хабаровске и одну в Никольск-Уссурийске.
За 1-й квартал 1932 г. до строевых частей добрались лишь пять ТБ-3. Производство развертывалось медленнее, чем рассчитывали, что тормозило перевооружение ВВС. Уже изготовленные машины доделывались и переоборудовались.
В те годы основной частью ВВС являлась эскадрилья. По штату ей полагалось иметь 12 ТБ-3 плюс три Р-5 для тренировки и связи. Укомплектование одной тяжелобомбардировочной эскадрильи обходилось примерно в 8 миллионов рублей.
К пилотам тяжелых бомбардировщиков предъявляли очень высокие требования. Они обязательно должны были налетать значительное количество часов на Р-5 и ТБ-1, причем на последнем — на правом и левом сиденьях. Затем полагалось 18 полетов с инструктором на ТБ-3. Командирам самолетов, кроме этого, предписывались длительные тренировки на правом сиденье ТБ-3 в качестве вторых пилотов. И вдобавок командиру предъявлялось требование о наличии партийного стажа. На практике оказалось, что эта сложная и громоздкая система сдерживает освоение новых бомбардировщиков. Нужного количества пилотов, соответствующих всем требованиям, просто не оказалось. Да и тех, кого нашли, пришлось пропускать через долгую процедуру тренировок. В результате боеспособных самолетов стало существенно больше, чем подготовленного летного состава. Кроме этого, длительное обучение поглощало моторесурс и горючее. Пришлось понизить требования по налету и сократить программу тренировок, поскольку к 1 января 1933 г. требовалось по плану подготовить 200 экипажей.