По мнению Леваневского, предпринимать такой дальний перелет на одномоторном самолете вообще было безумием. Судьба, однако, распорядилась по-своему. Вскоре после того, как Чкалов и Громов на самолетах АНТ-25 совершили успешные перелеты через Северный полюс в Америку, Леваневский в составе экипажа из шести человек на четырехмоторной машине ДБ-А, которую сконструировал в Военно-воздушной инженерной академии имени Жуковского инженер М.М.Шишмарев, отправляется через Северный полюс в Соединенные Штаты. Вот уже доклад по радио о прохождении полюса. Экипаж сообщает, что следует курсом на Фэрбенкс на Аляске. Через некоторое время – новое сообщение: отказал один из двигателей! После этого радисты приняли еще две неразборчивые радиограммы. Больше летчиков никто не видел…
Первая неудачная попытка Леваневского долететь до Америки, безусловно, не добавила авторитета самолету АНТ-25. Примерно полгода никто вообще не думал о новых перелетах. Но Георгий Байдуков, который был у Леваневского в том полете вторым пилотом, не разделял его недоверие к машине и сумел убедить Валерия Чкалова, самого, пожалуй, знаменитого советского летчика, лично известного Сталину, поддержать программу. Чкалов до этого летал только на истребителях и был не слишком настроен садиться за штурвал АНТ-25. Но после первого же полета энтузиазм Чкалова заметно вырос, и по его ходатайству Сталин одобрил идею предпринять дальний перелет в пределах Советского Союза. Разработали маршрут: из Москвы самолет должен был проследовать на север к Шпицбергену, затем пройти курсом на восток вдоль северного побережья Земли Франца-Иосифа над архипелагом Северная Земля до Тикси, а оттуда – на юго-восток через Петропавловск-Камчатский до города Николаевск-на-Амуре.
Прошел почти целый год. Наконец 20 июля 1936 года в 5 часов 45 минут по московскому времени экипаж в составе Чкалова, второго пилота Георгия Байдукова и штурмана Александра Белякова взлетает с монинского аэродрома и берет курс на север. Через 56 часов 20 минут из-за плохой погоды самолет совершает посадку на острове Удд в устье реки Амур. Установлен новый рекорд дальности – 9 347 км, который на этот раз признает ФАИ. Сталин после этого перелета распорядился назвать остров Удд именем Чкалова.
Теперь, когда авторитет АНТ-25 полностью восстановлен, Сталин дает «добро» на перелет в Соединенные Штаты через Северный полюс. Поначалу планировалось, что два самолета будут следовать друг за другом с интервалом тридцать минут. В рамках подготовки к перелету Советский Союз развертывает на льдине дрейфующую метеорологическую станцию «Северный полюс-1», которая должна обеспечивать экипажи сводками о состоянии погоды в районе полюса.
Осенью, пока идет подготовка к рекордному перелету, Байдуков на АНТ-25 летит через Кельн в парижский аэропорт Бурже, откуда самолет по земле доставляют в Гран-Пале: здесь в ноябре 1936 года проводится XV Парижский авиасалон. В декабре самолет возвращается через Берлин в Москву.
Первоначальный план вылететь в Америку двумя самолетами в один и тот же день приходится отменить: мотор на машине Чкалова требует ремонта. В итоге с обеих машин снимают двигатели и на чкаловский самолет устанавливают мотор со второго АНТ-25. В 4 часа 4 минуты утра московского времени 18 июня 1937 года Чкалов, вместе с которым снова летят Байдуков и Беляков, поднимает машину с монинского аэродрома и следует по 38 меридиану восточной долготы на север. Через пять часов Чкалов обнаруживает утечку масла (то же случилось и у Леваневского!), но назад не поворачивает. Спустя некоторое время утечка слабеет. В девять утра на четырехчасовую вахту за штурвалом заступает Байдуков. Вскоре во время полета в густой облачности на высоте 2 600 м начинается обледенение. Вернувшийся за штурвал Чкалов, пытаясь избавиться от льда, сначала набирает высоту 3 000 м, а затем поднимается до 4 250 м. На такой высоте нужен кислород, а его запаса на борту хватит всего на девять часов. К одиннадцати часам вечера Чкалов обнаруживает: расход топлива примерно на 300 л превышает расчетный, это два часа полета. В 4.15 утра 19 июня полярники на станции «Северный полюс-1» слышат звук моторов пролетающего над Северным полюсом самолета. От Северного полюса Чкалов ведет машину на юг по 133-му меридиану западной долготы. Ближе к полудню на пути самолета снова облачность, сопровождающаяся обледенением. Чкалов поднимается до 4 850 м, а затем и до 5 500 м. Но запас кислорода подходит к концу, и экипаж вынужден снижаться до 3 000 м.