После ряда испытательных полётов в августе 1935 г. самолет АНТ-25 с экипажем в составе С. А. Леваневского (командир), Г. Ф. Байдукова (второй пилот) и В. А. Левченко (штурман) предпринял попытку совершить беспосадочный перелёт по маршруту Москва – Северный полюс – Сан-Франциско. Однако после преодоления около 2000 км в кабину пилота стало протекать масло. Леваневский вернулся и сел на аэродроме под Новгородом. Причина вытекания оказалась простой. Масла в бак налили слишком много, оно стало пениться, и его излишки просочились в кабину. После десяти месяцев был совершён длительный перелёт из Москвы на Дальний Восток (командир экипажа – В. П. Чкалов, второй пилот – Г. Ф. Байдуков, штурман – А. В. Беляков). Перелёт протяжённостью 9375 км продолжался 56 часов до посадки на песчаной косе острова Удд в Охотском море и прошёл успешно.
Последние успехи позволили второму самолёту АНТ-25 18 июня 1937 г. взлететь со Щёлковского аэродрома и совершил беспосадочный перелёт по маршруту Москва – Северный полюс – Соединённые Штаты Америки. Командир экипажа В. П. Чкалов, второй пилот Г. Ф. Байдуков и штурман А. В. Беляков приземлились на аэродроме Пирсона в Ванкувере, штат Вашингтон. Получается, что краснокрылый АНТ-25 через три дня после старта, 20 июня, преодолев несколько циклонов и расстояние 11430 км за 63 часов 16 минут, благополучно приземлился. Президент США Франклин Рузвельт принял и лично поздравил всех участников перелёта в Овальном кабинете Белого дома. За этот перелёт весь экипаж был награждён орденами Красного Знамени СССР.
В мае 1937 г. отряд ТБ-3 под руководством М. В. Водопьянова совершил перелет в район Северного полюса и произвел посадку на плавучую льдину.
Советские конструкторы в предвоенные годы упорно трудились над созданием дальних тяжелых самолетов высокого качества. Так, еще в 1934 г. конструкторской бригадой В. М. Петлякова под руководством А. Н. Туполева было начато проектирование новейшего бомбардировщика ТБ-7, который явился дальнейшим развитием ТБ-3.
Это был первый высотный скоростной дальний тяжелый бомбардировщик, отвечающий требованиям того времени и предвосхитивший развитие этого класса самолетов на несколько лет вперед. Оборонительное вооружение ТБ-7 состояло из семи пулеметов и одной пушки, экипаж насчитывал девять человек, полетный вес достигал 32 000 кг.
Туполев был человеком государственного масштаба. На это качество обратил внимание нарком тяжелого машиностроения Серго Орджоникидзе и предложил в 1936 г. Туполеву занять должность первого заместителя начальника Главного управления авиационной промышленности и его главного инженера, т. е. назначил его техническим руководителем отрасли. По инициативе Андрея Николаевича началась модернизация старых и строительство новых авиа-и моторостроительных заводов с использованием закупленных на Западе авиационных технологий, организация новых КБ на основе новейшего оборудования. На практике реализовывался лозунг тех лет – «догнать и перегнать» западную авиационную промышленность. Однако работать на должности одного из руководителей советского авиапрома Туполеву долго не пришлось. В конце октября 1937 г. Андрей Николаевич был подвергнут необоснованным репрессиям.
Ликвидация следственными органами НКВД СССР крупного заговора в ВВС РККА и авиапромышленности, где ключевыми лицами являлись командарм РККА Виктор Алкснис и ведущий конструктор Андрей Туполев, сопровождалась утверждением о том, что в 1930-е годы в авиапромышленности фактически существовала монополия Туполева, отсутствовала здоровая конкуренция, что мешало развитию отрасли. Большинство проектов Туполева были провальными и малорентабельными. Сегодня принято считать, что дело против них было сфабриковано, а авиаторы невиновны. Но при всем этом ускользают следующие факты. Действительно, КБ Туполева было по сути монополистом, только ОКБ Яковлева и КБ Ильюшина могли существовать, но не могли развернуться подобно Туполеву.