К постройке ДБ-2 приступили в самом начале 1934 года на заводе опытных конструкций ЦАГИ на улице Радио. В конце апреля самолет был построен, его разобрали и перевезли на Центральный московский аэродром на Ходынке. Отсюда 15 июня на нем впервые поднялся в воздух летчик Константин Попов. Однако летные характеристики самолета оказались неудовлетворительными: как только скорость переваливала за 250 км/час, начинался сильнейший флаттер хвостовой части. 20 июля Михаил Громов чудом избежал гибели: еще в воздухе на скорости 340 км/час хвостовое оперение и задняя часть фюзеляжа начали разрушаться, и при посадке самолет разбился. Происшедшее заставило конструкторов ЦАГИ всерьез заняться изучением проблемы флаттера. Позже было установлено, что вибрация возникала из-за некачественной технологии производства горизонтального хвостового оперения, илГ~итоге эту часть АНТ-37 пришлось сконструировать заново. В ЦАГИ построили новый самолет с усиленной хвостовой частью фюзеляжа и ребрами жесткости на стабилизаторе. 25 февраля 1936 года первый полет на втором самолете совершил летчик Михаил Алексеев.
Весной 1936 года начались летные испытания ДБ-2бис. Крейсерская скорость самолета оказалась довольно низкой – всего 213 км/час, а вот дальность была больше, чем у предшественника. В августе 1936 года на самолете был выполнен беспосадочный перелет по маршруту Москва – Омск – Москва на расстояние 4 995 км. Несмотря на отказ ВВС от нового самолета, решено было модифицировать машину и приспособить ее для полетов на побитие рекордов дальности. Самолет снова вернули на завод опытных конструкций при ЦАГИ и здесь демонтировали вооружение и установили улучшенные моторы М-86, которые, по сути, являлись дальнейшим развитием моторов М-85. Новые двигатели развивали мощность 950 л.с. С новым воздушным винтом изменяемого шага и увеличенной емкостью топливных баков самолет, по расчетам, должен был летать на дальность 7-8 тыс. км.
Самолет назвали «Родина». 24 сентября 1938 года он стартовал с аэродрома в Монино и взял курс на восток. Экипаж «Родины» состоял из трех женщин: командира Валентины Гризодубовой, второго пилота Полины Осипенко и штурмана Марины Расковой. Осипенко в мае – июле 1938 года уже установила несколько международных рекордов на гидросамолете МП-1 конструкции Бериева, в частности по высоте и дальности полета гидросамолетов. Теперь же в качестве второго пилота ей предстояло участвовать в установлении нового рекорда дальности для женского экипажа. Самрлет «Родина» должен был пролететь без посадки
Несмотря на неудачные попытки использовать самолет для решения изначально поставленных задач, т.е. в качестве дальнего бомбардировщика, ДБ-2 оправдал себя в рекордном полете, пополнившем список международных достижений советской авиационной промышленности.
АНТ-38
Проект предусматривал разработку высокоскоростного бомбардировщика, аналогичного АНТ-40, но развития не получил.
АНТ-39
Еще один проект, который был свернут.
АНТ-40
В конце 1933 года ЦАГИ получает от ВВС техническое задание на разработку легкого скоростного бомбардировщика. Сухой в это время занят созданием дальнего бомбардировщика ДБ-2/АНТ-37, и Туполев поручает работу бригаде Александра Архангельского. Конструкторы немедленно берутся за дело.
В ЦАГИ считали, что заявленные в техзадании летно-технические характеристики самолета (скорость 330 км/час, рабочий потолок 8 000 м и дальность полета 800 км с бомбовой нагрузкой 500 кг) не отвечали уровню, который прогнозировался на следующие пять – десять лет, поэтому Туполев предложил Архангельскому построить два варианта самолета СБ («скоростной бомбардировщик»), как его называли военные. В ЦАГИ машина получила обозначение АНТ-40.