Летом 1926 года из Парижа в Москву на самолете прибывает французский летчик Мишель Аррошар. Комиссия принимает встречное решение: направить летчика Михаила Громова в демонстрационный полет на АНТ-3 по крупнейшим европейским столицам. Подобранный для этой цели самолет получает обозначение RR-SOV. Вместе с Громовым в путешествие отправляется бортмеханик Евгений Радзевич. Самолет стартует в три часа утра 30 августа и берет курс на запад. Высота полета – около 300 м. Примерно через 120 км пути в расширительном бачке системы водяного охлаждения двигателя «Лайон» появляются сразу три усталостные трещины, и кабину начинает заливать водой. Громов, которому суждено было прожить долгую жизнь (он скончался в возрасте восьмидесяти пяти лет), решает не рисковать и возвращается домой. (Газеты тогда писали, что причиной возврата были плохие метеоусловия. И действительно: в кабине лил настоящий дождь!) По рекомендации Туполева основанию бака придается выпуклая форма, и уже на следующее утро «Пролетарий», как называли этот АНТ-3, вновь взмывает в небо.
К моменту посадки в Кенигсберге (нынешнем Калининграде) обнаруживается течь радиатора, но Громов решает лететь дальше, в Берлин. Берлинские механики неисправность устранить не могут. Громов перелетает в Париж. Только здесь механик- француз обнаруживает: выпала часть герметика. С другого самолета снимают исправный радиатор и после незначительной переделки устанавливают на АНТ-3. Следующий пункт посадки – столица Италии. При выезде из ангара на парижском аэродроме дорогу перед носом самолета перебегает черная кошка: плохая примета! Но только не для Михаила Громова: на этот раз он решил последовать примеру англичан, которые считают черную кошку добрым знаком. Погода в Париже в момент взлета плохая, однако уже над Лионом небо проясняется, и Громов благополучно перелетает Альпы, следует над Турином и Генуей и наконец садится в Риме. Здесь больше времени, чем рассчитывали, заняла дозаправка топливом, поэтому вылетать в Вену приходится незадолго до наступления темноты. Когда самолет находился над Швейцарскими Альпами, солнце уже садилось, и за 120 км до Вены спустились сумерки. Наконец, когда до столицы Австрии оставалось не более двадцати километров, наступила кромешная темнота. Опытный летчик, Громов сумел разглядеть посадочные огни городского аэропорта и благополучно посадил самолет. На следующее утро при вылете самолета должны были присутствовать высокопоставленные лица, в том числе советский посол в Австрии, но они задержались в дороге, и Громов, переживавший, что не успеет к установленному сроку возвратиться в Москву, решил никого не ждать и улетел.
Плохая погода не дала совершить запланированную посадку в Праге, но время пролета над городом было зафиксировано. Самолет проследовал дальше на Варшаву. Здесь сотрудники советского посольства встретили экипаж с букетами и попросили разбросать цветы с самолета над территорией СССР. Несмотря на то что подобные действия тоже считались не слишком хорошей приметой, Громов с Радзевичем выполняют просьбу соотечественников, и вот, менее чем за трое суток пролетев 7 150 км и проведя в воздухе 34 часа 13 минут, экипаж АНТ-3 возвращается на родной аэродром.
В 1927 году министр иностранных дел Великобритании Остин Чемберлен, брат покойного премьер-министра страны Невилла Чемберлена, заявляет о разрыве дипломатических отношений с Советским Союзом. Не случайно поэтому самолет АНТ-3, на котором с 20 августа по 1 сентября 1927 года выполняется перелет по маршруту Москва – Токио и обратно, несет на борту название: «Наш ответ» (разумеется, Чемберлену). Сама экспедиция получила название Большого восточного перелета. Пилотировал АНТ-3 летчик Семен Шестаков. За 153 часа полетного времени удалось покрыть расстояние около 22 000 км (в наши дни долететь из Токио в Москву можно за восемь часов). Маршрут полета из Москвы проходил через Сарапул, Омск, Новосибирск, Красноярск, Иркутск, Читу, Благовещенск, Наньянь, Йокогаму в Токио и обратно: не самый прямой путь, но исключительно важный с точки зрения пропаганды. В этом перелете использовался АНТ-3 с двигателем М-5 конструкции Микулина.
Между тем Туполев предлагает усовершенствованный вариант АНТ-3: это разведчик Р-4 для ВВС с 500-сильным двигателем Микулина. Однако производственные трудности помешали осуществлению этих планов в полной мере. Один такой самолет, получивший обозначение ПС-3, с мотором «Лоррен- Дитрих» был направлен в Якутский авиаотряд «Аэрофлота» и служил там в качестве почтового примерно до 1930 года.