Первоначально УВВС горело энтузиазмом в отношении торпедного вооружения ТБ-3. 4 октября 1933 г. появился приказ начальника штаба ВВС о формировании шести торпедоносных эскадрилий на этих машинах — двух на Балтике и четырех на Тихом океане. Промышленности для этих целей выдали заказ на 76 мостов. Но вскоре распоряжением Алксниса его урезали до 38 штук. 29 декабря поступил новый приказ — торпедоносные эскадрильи вооружать ТБ-1 и лишь одну, 110-ю на Дальнем Востоке — ТБ-3.
В итоге заказ на мосты сократили до 15 экземпляров, но в январе 1934 г., наконец, пришли к окончательному решению — 30 мостов для двух эскадрилий. В феврале того же года Кировский завод в Ленинграде изготовил два первых из них. Мост приняли на вооружение под обозначением ОТ-3. В октябре 1934 г. УВВС ставило вопрос об оснащении минно-торпедной подвеской всех выходящих с завода ТБ-3Р, но дирекция отказалась, ссылаясь на то, что эталон уже утвержден.
Реально специальных минно-торпедных эскадрилий на ТБ-3 не появилось до 1937 г. В июле того года 16 мостов ОТ-3 находились на Тихоокеанском флоте, а еще восемь — на Балтике. И это при том, что на складах флотов находилась 171 мина МАВ-2, поднять которую мог только ТБ-3.
К этому времени к арсеналу торпедного оружия добавились новые торпеды для высотного метания — 45-12АВА и 45-15АВА с упрощенной и облегченной парашютной системой конструкции капитана Алферова. А вот ни 21-дюймовые, ни более крупные авиационные торпеды в серию не пошли. С 1 935 г. велись работы по приспособлению к ТБ-3 т.н. «фиумских» торпед. Это были корабельные 18-дюймовые торпеды, лицензию на которые купили у фирмы «Силурифичио итальяно» из Фиуме. У нас их переделывали в авиационные, получив в 1936 г. в результате два типа — 45-36АН и 45-36АВА. Но подвешивали ли их реально под ТБ-3 — неизвестно.
Первой и единственной минно-торпедной эскадрильей на ТБ-3 являлась 109-я в ВВС Тихоокеанского флота. Она базировалась на аэродроме Романовка. После того, как окончательно износились ее ТБ-1, в 1937 г. туда передали дюжину старых ТБ-3 с моторами М-17. Двигатели заменили на М-17Ф, оснастили самолеты мостами, специальными прицелами и сбрасывателями — механическим ОТБ и электропиротехническим конструкции 4-го отдела НИИ ВВС.
Прослужили эти торпедоносцы недолго, около года. Весной 1938 г. их сменили новые ДБ-3Т, а сама 109-я превратилась в 1-ю эскадрилью 4-го минно-торпедного полка.
ТБ-3 с торпедной подвеской предлагали также использовать для срочной доставки торпед на передовые базы. В этом случае мост вместе с торпедами закрывался кожухом-обтекателем. Был изготовлен опытный образец, но на этом, похоже, все и кончилось
В 30-х годах в большой моде была концепция «крейсера» — самолета сопровождения групп бомбардировщиков в глубокий тыл врага, туда, куда не дотягивались истребители. Он должен был обладать дальностью на уровне тяжелого бомбардировщика и примерно такими же высотными характеристиками. «Крейсер» не ввязывался в маневренный бой. Эти машины, окаймлявшие строй бомбардировщиков, отражали вражеские истребители огнем многочисленных пулеметов. Поэтому вместо бомб такой самолет нес усиленное стрелковое вооружение и большой запас патронов.
Вместе с бомбардировщиками ТБ-1 должен был действовать «крейсер» Р-6. Но от ТБ-3 последний отставал и по скорости, и по радиусу действия. Даже модернизация в КР-6 не смогла уравнять их характеристики, поскольку бомбардировщик тоже постоянно совершенствовался.
Естественным решением казалось построить «крейсер» на основе самого ТБ-3. И такие работы велись. В 1934 г. завод №22 получил задание на создание новой модификации, в плане работ записанной как «бомбардировщик дальнего действия, он же крейсер». В некоторых документах он обозначался как ТК. Самолет должен был иметь максимальную скорость 310 км/ч и практический потолок 6000-7000 м. Опытный образец планировали выпустить на испытания к 1 сентября 1935 г.
Сброс торпеды с ТБ-3 методом низкого торпедометания