Особые нарекания вызывала мотоустановка: разрушались водорадиаторы, текли и обрывались различные трубопроводы, ломались коленчатые валы двигателей. В строевых частях столкнулись и с другими неприятностями, например, трещинами в горизонтальных трубах тележек шасси. Свой вклад в эту картину внесли примитивные условия обслуживания на полевых аэродромах. Так, для того, чтобы собрать ТБ-3, в частях попросту копали огромную яму с профилированными откосами, укладывали туда секции и соединяли их болтами. Это было куда легче, чем изготовление сложной многоярусной системы козел, предписанной регламентом.
К наземному обслуживанию ТБ-3 подошли серьезно. Для него разрабатывался целый набор специализированных автомашин и прицепов, в том числе проектировалась передвижная мастерская на шасси грузовика. По первому изданному регламенту в комплект средств обслуживания ТБ-3 входили пять колесных и гусеничных машин, в т.ч. трактор «Коммунар» для буксировки бомбардировщика по аэродрому. На практике техники не хватало. При отсутствии трактора обходились 40-50 красноармейцами, толкавшими машину под руководством старшего техника, следившего, чтобы самолет не разворачивали слишком круто — можно было свернуть крепления тележек. Если трактор имелся, то потребность в «живой силе» сокращалась до 10-12 человек. Они заносили хвост самолета.
На земле ТБ-3 обслуживали пять механиков, которым хватало работы. Заправка только одного бензобака (с применением пневматики) занимала три с половиной часа, а баков стояло четыре - самолет потреблял до 360 л топлива в час. В систему охлаждения каждого мотора надо было влить 10-12 ведер воды (зимой — горячей). Моторы по инструкции полагалось заводить сжатым воздухом от аэродромного баллона. А если его под рукой не имелось, обходились резиновой петлей на длинной палке, которую дергали человек пять. Иногда к такому приспособлению припрягали лошадь. Храповики для автостартеров на втулках винтов ввели значительно позже.
На 1933 г. ВВС первоначально заказали 350 ТБ-3, затем под давлением представителей промышленности ограничились 300 машинами. По планам за год предстояло сформировать 22 эскадрильи, для чего требовалось 264 бомбардировщика. На практике в 1933 г. заводы выпустили 307 ТБ-3. Это позволило насытить бомбардировщиками ВВС, фактически впервые в мире создав крупные соединения стратегической авиации — бомбардировочные авиакорпуса (бак). Всего сформировали пять таких корпусов по две бригады в каждом. Поначалу они имели на вооружении и ТБ-3, и ТБ-1, но постепенно четырехмоторные машины вытесняли ТБ-1 на роль учебных и транспортных.
Прокручивание винта перед запуском мотора ( рисунок из руководства по эксплуатации)
Части и соединения тяжелых бомбардировщиков часто носили цветистые наименования, характерные для того времени. Например, «9-я бригада имени 10-го Всесоюзного съезда Ленинского комсомола». Пять входивших в нее эскадрилий носили имена Ворошилова, Кагановича, Кирова, Постышева и Косарева.
В октябре 1933 г. на Дальнем Востоке уже сосредоточили ударный «кулак» из трех бригад — 26-й, 28-й и 29-й, имевших в общей сложности 134 ТБ-3. Этому способствовала переброска из европейской части страны целиком 11-й тбаб из Воронежа ( на новом месте, в Нерчинске, она стала 29-й). В Воронеже вместо нее в 1934 г. сформировали новую бригаду с прежним номером.
Эти силы являлись серьезным сдерживающим фактором для агрессивных устремлений Японии, чьи военные очень уважительно относились к «длинной руке» РККА. Так, оценивая потенциальные потери от удара советских тяжелых бомбардировщиков по району Токио, майор Катаока пришел к выводу, что ущерб превзойдет тот, что нанесло знаменитое землетрясение 1923 г. Противопоставить ТБ-3 японцам тогда было нечего. В августе 1933 г. известный японский военный специалист Хирота даже предложил план нанесения упреждающего удара по аэродромам Приморья силами палубной авиации, не считаясь ни с потерями самолетов, ни с возможной гибелью авианосцев.
И действительно, в штабах авиабригад ВВС ОКДВА лежали запечатанные пакеты с указанием целей в Японии, Манчжурии и Корее. Экипажи ТБ-3 учились летать ночью и в облаках, ориентироваться над тайгой и над морем. В частности, штурманам пришлось осваивать морские карты, строившиеся в другой проекции — Меркатора. В марте 1934 г. 16 ТБ-3 совершили тренировочный полет Воздвиженка — мыс Поворотный — Совгавань — Хабаровск — Воздвиженка. Другая группа бомбардировщиков прошла по маршруту Нерчинск — Душкачан — Баргузин — Нерчинск протяженностью 1300 км, из них 300 км она летела в облаках. За довольно короткий срок ТБ-3 на Дальнем Востоке налетали 50000 км.