В Омске конструкторское бюро, которое так и продолжало называться ЦКБ-29 НКВД, разместилось частично в здании Речного Управления и в недостроенных зданиях завода по сборке легковых и грузовых автомобилей. Конструкторы не прекращают работу над пикирующим бомбардировщиком. Теперь он именуется Ту-2/АНТ-58/103. Автосборочное предприятие постепенно преобразовывалось в серийный авиационный завод. Осенью 1942 года ЦКБ-29 наконец выводится из прямого подчинения НКВД и переименовывается в авиазавод № 156, а уже через год, осенью 43-го, конструкторы возвращаются в Москву, оставив в Омске отлаженное серийное производство самолетов (Омский завод существует до сих пор, хотя связи с фирмой Туполева практически утрачены: здесь сейчас выпускаются самолеты Ан-72/74). Тем временем конструкторское бюро снова занимает привычные здания конструкторского отдела сектора опытного строительства и завода опытных конструкций на набережной Яузы. В конце войны здесь работает 3 397 человек, а два года спустя – уже 5 226 сотрудников.
Первые послевоенные годы проходят под знаком напряженной работы коллектива КБ над созданием самолета Ту-4 и проектированием новых реактивных машин. В период между 1949 и 1951 годом формируется Жуковская летная и доводочная база. К началу девяностых в ее штате насчитывается около 4 000 сотрудников. В 1952-54 годах расширяются площади КБ на набережной Яузы, строятся новое заводское (корпус № 8) и конструкторское (корпус № 14) здания.
Первый филиал КБ организуется в 1945 году на авиазаводе № 22 в Казани. С этого времени завод постоянно занимается проблемами организации серийного производства таких самолетов, как Ту-4, Ту-16, Ту-22, Ту-145 (Ту-22М) и Ту-160. Одновременно здесь размещаются конструкторские подразделения и экспериментальное производство. Второй филиал с собственными конструкторскими и опытными производственными мощностями открывается в 1954 году в тридцати километрах от Москвы, в Томилине. Среди первых конструкций, над которыми работает томилинский филиал, Ту-4, Ту-104 и Ту-16, а также беспилотные самолеты. Еще один филиал открывается в марте 1956 года в Куйбышеве на базе 18- го авиазавода. В Куйбышеве, которому возвращено сейчас старое название Самара, располагается конструкторское бюро и небольшое опытно-производственное подразделение, занимающееся самолетами Ту-95/Ту-142 и Ту-154, их модификациями, а также комплектующими и запасными частями. В 1961 году на базе авиазавода № 64 в Воронеже формируется еще один филиал, который выпускает самолеты Ту-16, Ту-128 и Ту-144. Несмотря на то что в последнее время воронежский завод больше связан с производством ильюшинских самолетов, на нем продолжают работать и конструкторы фирмы Туполева.
В 1988 году очередной филиал формируется на авиазаводе в Ульяновске, где конструкции Туполева представлены самолетом Ту-204. Но уже в 1993 году завод реорганизуется в самостоятельное юридическое лицо, одновременно сохраняя статус филиала АНТК. Другие представительства АНТК имени Туполева расположены в Таганроге на серийном авиазаводе им. Димитрова (производство Ту-142) и на авиазаводе в Киеве, где будет строиться новый самолет Ту-334. Наконец, с 1945 года на деревообрабатывающей фабрике № 301 в Москве существует еще один филиал, который первоначально занимался, главным образом, строительством деревянных опытных моделей и поставлял мебель для цехов и конструкторских бюро, а начиная с 1949 года приступил к производству металлических деталей: закрылков, предкрылков, стабилизаторов и крупногабаритных моделей для обдувки в аэродинамических трубах.