Параллельно с работами по испытаниям и доводкам первого опытного самолета АНТ-42 и АНТ-42 "дублер" шла подготовка к серийному производству самолета. Как отмечалось выше, серию планировалось развернуть на самолетостроительном заводе №124 в Казани. В апреле 1937 года начались работы по изготовлению серийных чертежей самолета ТБ-7. ВВС требовали от промышленности еще до окончания испытаний "дублера" выпустить пять серийных машин к 1 мая 1938 года. Реально на 1 января 1938 года подготовка серийных чертежей была выполнена лишь на 40%.
За 1937 год в серийные чертежи было внесено множество изменений по выявленным дефектам на испытаниях первой опытной машины и "дублера". В серийные чертежи по сравнению с "дублером", конструкция которого должна была бы стать эталоном для серии были внесены следующие изменения: в центроплане вместо бортовой стенки ввели стержневую нервюру; в верхней обшивке крыла выполнили люк для выемки бензобаков без расстыковки крыла; вторую конструктивно-технологическую фюзеляжную часть Ф-2 удлинили на 400 мм; по Ф-3 улучшили аэродинамику, уменьшили окна, предусмотренные для пассажирского и военно-транспортного вариантов; изменили расположение оборудования в кабине штурмана; облегчили бензобаки и изменили их форму в связи с возможностью их выемки через крыльевые люки; ввели раздельную систему охлаждения на двигатели и т.д.
Оборонительное вооружение, считая, что на основных рабочих высотах полета самолет по своим летным данным имеет превосходство над истребителями вероятных противников, приняли в составе 7 пулеметов ШКАС и одной пушки ШВАК по схеме, принятой на "дублере". За 1938 год была спроектирована новая носовая часть фюзеляжа без "бороды". В том же 1938 году чертежи серийного ТБ-7 были сданы на завод №124.
В декабре 1938 года проходила макетная комиссия по второму макету ТБ-7. Второй макет был представлен 20 декабря 1938 года на предмет рассмотрения новой носовой и кормовой стрелковых точек, улучшающих аэродинамику самолета (установки Карташкина). Было принято решение предъявленные установки внедрить на ТБ-7: в носовой установке под три ШКАС, а в кормовой - под одну пушку ШВАК. Для получения ответа о действительных аэродинамических улучшениях решено было провести на опытном АНТ-42 следующие изменения: срезать "бороду" на штурманской кабине; установить новые двигатели АМ-35; изготовить и установить макеты новых стрелковых точек на самолете; оборудовать кабину штурмана для обеспечения полета на дальность на больших высотах; поставить раздельное охлаждение для АЦН. Все эти работы предлагалось закончить и предъявить в НИИ ВВС к 1 апреля 1939 года.
К моменту начала развертывания серийного выпуска ТБ-7 завод №124 еще не был полностью достроен. Впрочем, молодой производственный коллектив завода был достаточно подготовлен к производству тяжелых цельнометаллических самолетов. На заводе производился капитальный ремонт ТБ-3, велась постройка серийных тяжелых бомбардировщиков ДБ(А), а также второго самолета "МГ", велась подготовка к постройке серии этих самолетов. Завод обладал мощным механическим оборудованием, заготовительным и сборочными цехами, способными обеспечить серийный выпуск ТБ-7. Завод спроектирован с учетом перспективы крупносерийной постройки тяжелых цельнометаллических самолетов. Завод проектировался и строился под выпуск будущих тяжелых туполевских кораблей типа ТБ-4 и ТБ-6. На постройке такого завода-гиганта в начале 30-х годов настаивал А.Н. Туполев. Оснащение завода было одним из самых передовых. Его закупали за границей, в основном в США. Там были закуплены расточные станки, автоматы для изготовления нормализованных деталей, специальное высокопроизводительное оборудование заготовительного производства и много другого современного оборудования для выпуска крупных серий самолетов. В число действующих предприятий авиапрома завод №124 был введен в 1934 году, когда его строительство еще не было закончено.
Сложность запуска в производство такой машины, как ТБ-7, заключалась во многом в недостатке квалифицированных инженерных кадров. Старые кадры были наперечет, многих выбили процессы конца 20-х начала 30-х годов, новых советских авиационных инженеров было мало, МАИ только-только начал выпускать авиаспецов, которым еще надо было набираться опыта работы на крупных авиазаводах. Принимались экстренные меры: в 1934-1935 годах в США была направлена на стажировку группа инженеров с заводов системы ГУАП, возглавлявшаяся Орджоникидзе. Как раз в то время в Штатах находились А.Н. Туполев, П.В. Дементьев, С.М. Лещенко, Б.П. Лисунов и многие другие, вскоре занявшие ведущие посты на заводах авиапрома. Были там и инженеры с завода №124. К сожалению, эти и многие другие мероприятия по подготовке высококлассных инженерных кадров для советской авиационной промышленности были во многом обесценены чисткой второй половины 30-х годов, в которой авиапром потерял многих ценнейших специалистов как старой, так и новой формации.
Серийный самолет №4224