В это время молодой авиаконструктор проявил себя, можно сказать, дважды новатором. В то время, когда общераспространенным типом самолета считался биплан (два крыла, расположенные одно над другим), Туполев настаивал на том, что наиболее перспективен свободнонесущий моноплан. К такому выводу он пришел по итогам многолетних испытаний в ЦАГИ.
Соратники Туполева вошли в созданную в октябре 1922 года комиссию по постройке цельнометаллического самолета при ЦАГИ. Наряду с самим конструктором в ней трудились заместитель председателя И.И. Сидорин, И.И. Погосский и Г.А. Озеров. К этому времени авиаотдел ЦАГИ уже вовсю проектировал первый самолет конструкции Туполева – легкий спортивный моноплан АНТ-1 (аббревиатуру АНТ, т. е. «Андрей Николаевич Туполев», туполевские самолеты будут нести до 1940-х годов). Поскольку в распоряжении комиссии оказались первые листы и гнутые профили из кольчугалюминия, их задействовали в постройке самолета. 21 октября 1923 года «птичка-невеличка», как сам создатель называл своего первенца, совершила первый полет, поднявшись с бывшего Кадетского плаца в Петрограде. Но АНТ-1 был оснащен старым, сильно барахлящим 35-сильным двигателем «Anzani» (по иронии судьбы точно такой же мотор стоял 20 лет назад на первом русском самолете князя А.С. Кудашева). После очередного перегрева мотор был отправлен на ремонт к ведущему специалисту в области двигателестроения Б.С. Стечкину, но тот признал старый «Anzani» безнадежным. На том жизнь АНТ-1 и завершилась – другого двигателя для самолета попросту не было.
Тем не менее управление ВВС заказало Туполеву второй самолет, выполненный уже не с использованием элементов кольчугалюминия, а целиком изготовленный из металла. Согласно заданию самолет должен был быть многоцелевым: выполнять разведывательные или пассажирские функции. Металл на постройку опытного образца бесплатно отпустил Госпромцветмет. В творческую группу по созданию АНТ-2, помимо А.Н. Туполева, вошли И.И. Сидорин, И.И. и Е.И. Погосские, Г.А. Озеров, А.И. Путилов, В.М. Петляков, Б.М. Кондорский, Н.С. Некрасов, Н.И. Петров, А.И. Зимин.
Для АНТ-2 была выбрана схема свободнонесущего моноплана с высокорасположенным крылом. В результате тщательных испытаний была выбрана гофрированная обшивка крыла и фюзеляжа. Самолет длиной 7,6 метра и массой 837 килограммов снабжался трехцилиндровым английским двигателем «Bristol Lucifer» мощностью 100 лошадиных сил. Небольшой пассажирский салон АНТ-2 был рассчитан на двух пассажиров, располагавшихся в плетеных креслах лицами друг к другу. В каждом борту самолета имелось по три иллюминатора.