Военный бомбардировщик предстояло подготовить для полетов в высоких широтах. Главные разработчики всех заводов получили указания считать задания группы Болховитинова самыми первоочередными. К группе Болховитинова были прикомандированы уполномоченные Глававиапрома и ВВС. С Н-209 сняли стрелковые установки, изменили остекление носовой кабины, в которой размещались штурман и радист, над пилотской кабиной установили астролюк для солнечного указателя курса в виде стеклянной полусферы. Сняли кабину кормового стрелка. В большом бомболюке установили дополнительный бак, вмещающий 2 т горючего, и коммерческий груз. Приборы и радиооборудование на самолете компоновали Черток, Чижов и инженеры Горьковского и Московского радиозаводов. В кабине штурмана освободилось место от прицелов, бомбосбрасывателей, пулемета и переднего стрелка. Было решено, что бортрадист будет находиться здесь вместе со штурманом. Инженеры установили в кабине штурмана вторую радиостанцию, облегченную, без диапазона длинных волн, и оборудовали место радиста. Новая мощная радиостанция «Онега» (по другим данным, «Омега») разместилась в хвостовой части, в специально утепленной и шумозащищенной кабине радиста. Самолет оснастили новыми форсированными двигателями с турбокомпрессами (с наддувом) АМ-34ФРН по 900 л.с., прошедшими двухсотчасовые стендовые испытания.
Вспоминает бывший заместитель А. Туполева, лауреат Ленинской премии, доктор технических наук Леонид Львович Кербер: «…особенно яркая барская натура Сигизмунда Александровича раскрылась в таком эпизоде. Когда мы в Монине занимались подготовкой, возник на первый взгляд простой вопрос: в какие цвета красить самолет? Леваневского с нами еще не было, и его запросили через комиссию по дальним перелетам. Пришел ответ: “В мои цвета”. И все. Без каких-либо разъяснений, как будто всем это было известно. Начались поиски ответа на “архиважный” для дела вопрос, что это за “его цвета”. Через родственников удалось выяснить, что у него есть фамильный герб из двух цветов — красного и синего. Я помню, с какой обстоятельностью и скрупулезностью готовились машины для Чкалова и Громова, какая борьба шла за сокращение веса. А здесь пришлось перекрашивать весь самолет. Причем красный и синий цвета легли на старую краску военного образца — сдирать ее не было времени. Только эти “малярные” работы дали двести лишних киллограмов…»
Но, по воспоминаниям Героя Советского Союза генерал — полковника авиации Г.Ф. Байдукова, Николай Кастанаев совершенно не умел летать «вслепую». В грозовых фронтах и плотной облачности он пилотировал очень неважно. Но ведь скоро Кастанаев полетит через Северный полюс в Америку, и на этом пути ясного неба не будет…
Леваневский долго вырабатывал маршрут полета. Остановился на следующем варианте: Щелково — Архангельск — Баренцево море. Рудольфа (Земля Франца-Иосифа) — географический полюс — вдоль 148‑го меридиана пролететь над районом полюса относительной недоступности — Фербэнкс (Аляска, США). В Фербенксе машина должна была дозаправиться и следовать далее в Эдмонотон (Канада) — Чикаго — Нью-Йорк с посадками в Эдмонтоне, Чикаго, и Нью-Йорке. Решение о продолжении полета будет принято после перелета в Фербэнкс. Допускалась и посадка в Торонто.
Испытатели надеялись воспользоваться преимуществом этого самолета в скорости, которое он получил благодаря мощи четырех моторов. К концу испытаний скорость самолета Н-209 в полтора раза превышала скорость АНТ-25, значит, межконтинентальную трассу можно преодолеть быстрее чкаловского и громовского экипажей. Болховитинов высказывал свои соображения по организации будущих коммерческих полетов: «Сократив маршрут на 1000 километров, сделав, например, промежуточную посадку в Архангельске или Амдерме, наш самолет смог бы взять на борт 25 пассажиров за счет части запасов горючего. Значит, недалеко то время, когда начнутся регулярные трансарктические рейсы и первые пассажиры, которые вечером сядут в самолет, через 30 часов опустятся на аэродроме Фербэнкса…”
Конструктор предполагал после перелета улучшить машину: изменив винтомоторную группу, увеличить дальность полета. 31 июля 1937 года было принято очередное постановление Политбюро о перелете экипажа Леваневского на самолете ДБ-А по маршруту Москва — Северный полюс — США. В постановлении говорилось о получении Наркоматом иностранных дел разрешения для полета над странами в соответствии с намеченным маршрутом, об отпуске средств в размере 2 500 000 рублей и иностранной валюте —75 000 долларов.