Особенностью силовой установки ТБ-7 с М-40Ф был чрезмерный расход масла, а при полетах по дальним целям на территории Германии самолеты находились в воздухе до 15 часов. Для таких полетов емкости штатных маслобаков ТБ-7 4М-40Ф, как выяснилось было недостаточно. Непосредственным поводом к этой модернизации стал приказ Сталина в октябре 1941 года о срочном проведении налета на Берлин тремя ТБ-7 (опять срочно). На завод приехали Голованов и Главный инженер И.В.Марков и дали на изготовление новых агрегатов масляной системы всего 20 часов. ОКБ и завод за 22 часа выполнили эту работу. Предварительные конструктивные решения в ОКБ были, ведь проблема с дизелями стояла не первый день. Для решения проблемы дизельных ТБ-7 необходимо было на них установить дополнительный маслобак на 400 л, из которого масло должно было перекачиваться на обратном пути, после выполнения задания на большие дальности полета. Была максимально использована имевшаяся на заводе арматура, готовые краны, а также старые маслобаки меньшей емкости, чем штатные, стоявшие на ТБ-7. Через 22 часа все это было погружено на самолет и вместе с заводской бригадой вылетело на аэродром базирования ТБ-7.

Поступившие к концу 1941 года в части ТБ-7 4АМ-35А были мало изучены, только-только закончились испытания ТБ-7 с АМ-35А в НИИ ВВС, кроме того, они имели меньшие радиусы действия из-за большого расхода топлива. Плюс потеря аэродромов под Москвой и Ленинградом. Поэтому ТБ-7 4АМ-35А в основном вылетали на бомбежки целей в Восточной Пруссии, на Кенигсберг, Данциг, Мариенбург, Инсбург, Алленштайн.

Помимо налетов по дальним целям с ТБ-7 наносились удары по объектам на оккупированной немцами советской территории. Налеты совершались одиночными экипажами, с использованием высотных характеристик ТБ-7. Это позволяло наносить внезапные мощные удары по целям, находившимся на сравнительно небольшом расстоянии от аэродромов базирования. Это позволяло брать на борт до 30 бомб ФАБ-100.

Полеты в основном проводились в ночное время, но иногда в острые моменты германского осеннего наступления на Москву ТБ-7 отправлялись в боевые вылеты по тактическим целям и в дневное время. Когда немецкие танки прорвались к Калуге и создалась прямая угроза прорыва германских механизированных соединений к Москве, два ТБ-7, ведомые Водопьяновым, нанесли удар по ним. При этом бомбардировщики были серьезно повреждены огнем армейской ПВО немцев, которая отличалась прекрасной эффективностью в течение всей войны. В дальнейшем подобные эксперименты решили больше не проводить, и ТБ-7 в  ходе войны использовались для дальних полетов, а если их привлекали для ударов по тактическим целям, то это выполнялось в ночное время.

ТБ-7 4 АМ-35

Были проведены работы по оптимизации профиля полета ТБ-7 с АМ-35А. Были выработаны рекомендации, позволявшие снизить часовые расходы топлива на двадцать и более процентов. Правда, полностью выполнять эти рекомендации экипажам не удавалось. При возвращении с боевых заданий, по требованиям командования ПВО Москвы, машины должны были снижаться до высоты 1000 м, где АМ-35А работали с большими часовыми расходами топлива. Боевые вылеты на ТБ-7 первой военной осени и зимы с аэродрома Коврова были достаточно успешны, хотя имелись потери от зенитного огня и атак истребителей, но они были незначительны. Было несколько повреждений самолетов при вынужденных посадках. Машины восстанавливались и снова включались в боевое расписание.

В ночь с 6-го на 7-е ноября ТБ-7 №42025 экипажа во главе с Пусэпом совершил одиночный налет на Данциг. Цель - электростанция, питавшая город, была уничтожена. При возвращении на базу экипаж из-за навигационной ошибки потерял ориентировку и, пытаясь разобраться на местности, снизился на небольшую высоту и попал под мощный зенитный обстрел.

Загорелся четвертый двигатель. Все попытки ликвидировать пожар оказались безрезультатными. Пусэп отдал команду на покидание экипажем самолета. Экипаж благополучно покинул ТБ-7 на парашютах.

А "беспилотный" ТБ-7 с остановленными двигателями и включенным автопилотом совершил самопосадку в болотистой местности в районе Кашина Калининской области. М-40Ф прекратил гореть еще в воздухе, и машина после всех приключений оказалась практически цела. Вскоре самолет был восстановлен на месте своей удачной посадки и перелетел на свой аэродром. Командир дивизии В.И. Лебедев потом говорил, что это была самая удачная из всех вынужденных посадок, которые он знал. Нечто подобное произошло с экипажем К.К. Егорова на ТБ-7 №4212 в январе 1942 года. При. возвращении с боевого задания экипаж, не сумев определить свое местонахождение, вел машину по компасу строго на восток, при этом израсходовал все топливо и произвел вынужденную посадку с сухими баками на лес аж на востоке Кировской области, вместо родного Коврова. Егоров приехал в Казань в ОКБ и уговорил конструкторов слетать на место аварии и посмотреть машину на предмет ремонта и эвакуации. ТБ-7 был достаточно сильно поврежден. Были сильно разрушены крыло и шасси, но ремонтная заводская бригада ухитрилась восстановить машину к весне 1942 года, после чего она перелетела в часть.