Поскольку маленькая пассажирская кабина АНТ-2 вмещала всего двух человек, эксплуатация самолета на пассажирских авиалиниях была экономически невыгодна. В то же время сконструированная Туполевым машина проложила путь к созданию новых пассажирских самолетов и сама по себе явилась важным фактором для их развития. По некоторым данным, было построено до двадцати АНТ-2, однако в АНТК имени Туполева уверены, что таких самолетов существовало всего пять. В течение некоторого времени АНТ-2 эксплуатировался на трассе Москва – Нижний Новгород, правда, никаких документов, подтверждающих этот факт, найти не удалось. Самый первый АНТ-2 хранится в Музее ВВС в подмосковном городе Монино.

Опыт, приобретенный при строительстве первых двух самолетов, получил дальнейшее развитие в очередной конструкции Туполева – самолете АНТ-3. Командование ВВС к этому времени убедилось в практичности и больших возможностях, которые давало применение металла в самолетостроении, и коллектив АГОС-ЦАГИ под руководством Туполева приступает к проектированию первого цельнометаллического самолета для нужд военной авиации.

Проектные работы начались 1 августа 1924 года, а уже в июле 1925 года был готов построенный на заводе при АГОС опытный образец самолета АНТ-3, который представлял собой двухместный полутораплан (т.е. биплан, нижняя плоскость которого была заметно короче верхней). Первый полет на новом самолете выполнил 6 августа летчик В.Н.Филиппов, который вплоть до октября 1925 года проводил испытания АНТ-3 по программе ЦАГИ. Испытания же госкомиссией и представителями ВВС шли до мая 1926 года. Эту часть испытательной программы возглавлял М.М.Громов. По итогам испытаний были составлены весьма положительные отзывы, за которыми сразу последовал заказ от Военно-Воздушных Сил.

АНТ-3 был задуман и спроектирован как разведывательный самолет (отсюда и обозначение, которое он получил в ВВС: Р-3, т.е. разведчик). В двухместном варианте самолета позади пилота размещался в своей кабине стоя стрелок-наблюдатель. Жесткость крыльев полутораплана достигалась за счет того, что на каждом крыле предусматривалось по одной стойке, кроме того, крылья фиксировались традиционными для того времени тросами-растяжками. В конструкции АНТ-3 Туполев снова обратился к треугольному варианту сечения фюзеляжа с гофрированной дюралюминиевой обшивкой.

На опытном образце АНТ-3 был установлен один 400-сильный двигатель «Либерти», а на втором самолете, который был также построен в АГОСе, стоял уже мотор «Лайон» фирмы «Нэпир» мощностью 450 л.с. Дело в том, что Туполев изначально задумал приспособить новый самолет под установку различных двигателей. Поэтому серийный самолет оснащался мотором «Лоррен-Дитрих» мощностью 450 л.с. (таких машин было выпущено семьдесят пять), один АНТ-3 имел мотор «БМВ-VI» на 500 л.с., и еще двадцать одна машина была оборудована 450-сильным двигателем М-5 конструкции Микулина. Серийное производство АНТ-3 продолжалось на госавиазаводе № 5 с 1926 по 1929 год (позднее этот завод назывался «Красный октябрь», а затем был снова переименован в завод №22).

Советское политическое руководство и авиационное командование были вполне довольны самолетом АНТ-3: с одной стороны, он обладал хорошими летно-техническими и эксплуатационными характеристиками, а с другой – наглядно демонстрировал всему миру возможности современной советской индустрии. В то же время, нехватка металла не позволяла наращивать серийное производство АНТ-3 в достаточных количествах. Правительство тем не менее решило не упускать случая использовать самолет в пропагандистских целях и сформировало комиссию, которой было поручено разработать план мероприятий по показу самолета за рубежом.

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.

АНТ-3 RR-SOV «Пролетарий» наХодынском поле. 1926 год. Из собрания М.Саукке

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.