Нормальная бомбовая нагрузка ТБ-3 составляла 2000 кг, в перегрузочных вариантах — до 5000 кг. В бомбоотсеке в кассетах Дер-9 горизонтально укладывались до 28 бомб калибра 50, 82 или 100 кг. Более крупные бомбы калибром до 250 кг размещались под крылом на четырех бомбодержателях Дер-13. По два Дер-13 находились под каждым крылом, располагаясь между моторами друг за другом. Еще большие боеприпасы подвешивались к подфюзеляжным балкам Дер-15 (для 250-кг или 500-кг бомб) и Дер-16 (для 500-кг и 1000-кг). И тех, и других было по четыре штуки. Они размещались двумя рядами несимметрично — Дер-15 и Дер-16 чередовались. Первые смещались к правому борту, а вторые — к левому. Кассетами Дер-9 можно было пользоваться только при снятых подфюзеляжных балках.
Теоретически каждый ТБ-3 должен был комплектоваться одним бомбовым прицелом «Герц-Бойков» (у левого сидения штурманской кабины) и одним Герц F1110 или Герц FI206 (у правого). Фактически стоял какой-то один, а первые серии сдавались вообще без прицелов, которые монтировали уже в частях. Позднее применяли прицелы отечественного производства ОПБ-1 и ОПБ-2, являвшиеся копиями немецких. Бомбосбрасыватель Сбр-9 позволял сбрасывать бомбы поодиночно, сериями или залпом (последнее требовало от бомбардира колоссальных физических усилий, поскольку сбрасыватель был механическим).
Для ведения фоторазведки и фиксации результатов бомбовых ударов ТБ-3 оборудовался фотоаппаратом «Потэ»1 Б (АФА-1 Б).
ТБ-3 проектировался под экипаж из 12 человек: Командир самолета (он же штурман), бомбардир, два пилота, радист, задний летнаб, два техника и четыре стрелка. Но вскоре перешли к более рациональному составу: командиром стал первый пилот, функции штурмана и бомбардира совместили, заднего летнаба сочли вообще ненужным. К 1933 г. установился состав из восьми человек: два пилота, штурман-бомбардир, два стрелка, старший техник и два младших техника (они же — стрелки выдвижных башен). На Дальнем Востоке во многих бригадах летали экипажи из восьми человек несколько иного состава: два пилота, два штурмана (один из них являлся еще и передним стрелком), механик, радист и два стрелка.
Красились все ТБ-3 одинаково. Верх — защитно-зеленый, низ — серо-голубой. Внутри самолет был серым. Красили кистями или пульверизатором — что было под рукой.
Быстрейшему внедрению ТБ-3 в эксплуатацию придавалось очень большое значение. Алкснис еще в декабре 1931 г. разослал циркуляр, в котором говорилось: «6 1932 году к нам в ВВС поступит большое количество ТВ-3 на вооружение и в эксплуатацию. С такими большими и сложными машинами мы столкнемся впервые… Если мы немедленно не начнем готовить личный состав и, главное, приспособления и оборудование…, то встретим чрезвычайно большие затруднения…» И уже с начала года начали формироваться тяжелобомбардировочные бригады. Для них готовили аэродромы, подвозили необходимое оснащение, боеприпасы, горючее. Для этих бригад подбирали лучших летчиков, штурманов, стрелков. Группы специалистов проходили обучение в НИИ ВВС и на заводе № 22.
Еще 1 апреля 1932 г. с одним из первых серийных самолетов ознакомили в Монино командный состав ВВС Московского военного округа. Это не было случайным. Именно 17-й авиабригаде в Монино предстояло первой осваивать ТБ-3. Это соединение, вооруженное ТБ-1, уже имело опыт эксплуатации тяжелых цельнометаллических машин и можно было рассчитывать, что оно быстрее достигнет стадии боеспособности. Далее предполагалось начать формирование четырех эскадрилий 26-й бригады в Сеще и трех — 30-й в Ржеве. Далее на повестке дня стояли 11 — я бригада в Воронеже, 20-я в Харькове и 27-я в Ростове-на-Дону. Это все в европейской части страны.
На Дальнем Востоке и в Забайкалье предполагалось сформировать четыре бригады — две в Бочкарево, одну в Хабаровске и одну в Никольск-Уссурийске.
За 1-й квартал 1932 г. до строевых частей добрались лишь пять ТБ-3. Производство развертывалось медленнее, чем рассчитывали, что тормозило перевооружение ВВС. Уже изготовленные машины доделывались и переоборудовались.