4-й тбап, базировавшийся в Забайкалье, у станции Домна, двумя эскадрильями на старых ТБ-3 принял участие в поддержке наступления советских войск на Халхин-Голе в августе 1939 года. ТБ-3 использовались в качестве ночных бомбардировщиков, а также как военно-транспортные самолёты – для доставки грузов на фронт, переброски войск и эвакуации раненых. Их перебросили в Монголию, в район Обо-Сомона. Когда советско-монгольские войска начали подготовку к наступлению, ТБ-3 из Обо-Сомона стали применяться в качестве ночных бомбардировщиков. Первый вылет состоялся в ночь с 19 на 20 августа. На цели выходили поотрядно. Линия фронта обозначалась фонарями, располагавшимися в 3–7 км от переднего края и стоявшими так, что их было видно только советским лётчикам. Примерно в 8 км от передовой находилась ориентирная 50-метровая стрела из фонарей.
Бомбометание преследовало цель психологического изматывания противника, а иногда – шумовой маскировки перемещения войск на советской стороне. Поэтому далее перешли к тактике полётов одиночными машинами в разное время. Каждую ночь взлетало 6-20 кораблей. Каждый ТБ-3 брал до 1300 кг бомб мелких калибров, всего за ночь сбрасывали до 25 тонн. Обычно цель сначала подсвечивали САБами, затем делали несколько заходов. Японская зенитная артиллерия вела огонь по бомбардировщикам, но без особого успеха.
За этот период совершили 160 боевых самолёто-вылетов и более 500 транспортных рейсов, списали всего один ТБ-3, да и то после аварии. Во время операции на Халхин-Голе эти самолёты впервые действовали как ночные бомбардировщики. Они постоянно беспокоили врага, изматывая его войска, не давая им передышки. Вместе с тем поиск рассредоточенных целей у фронта и в ближних тылах и их поражение в ночных условиях оказались достаточно сложны, результаты ночных бомбардировок были незначительными. Но в целом опыт ночного применения ТБ-3 оказался достаточно успешным.
Боевое крещение ДБ-3 состоялось в Китае. Летом 1939 года в Китай решили отправить две группы боевых ДБ-3. Первой группой из 12 ДБ-3 командовал капитан Кулишенко Г. А. В июне 1939 года самолёты вылетели с аэродрома Монино по маршруту Москва – Оренбург – Алма-Ата. За первой группой последовала вторая – 12 ТБ-3 под командой Козлова Н. А. В неё вошли опытные экипажи. Базой для этих групп стал аэродром Тайпинсы. Крупнейшим успехом группы Кулишенко стал налёт 3 октября 1939 года на аэродром Ханькоу, находившийся в глубоком тылу японцев. На большом пустыре японцы разместили аэродром морской авиации. В тот день на авиабазе готовилась торжественная приёмка новых самолётов, доставленных из Японии. Девятка ДБ-3 плотным клином шла к цели скрытно, соблюдая режим радиомолчания. В момент атаки на аэродроме проходила торжественная церемония. Самолёты стояли в четыре ряда крылом к крылу. С высоты 8700 м на них обрушилась смесь фугасных, осколочных и зажигательных бомб. Большинство бомб разорвалось на стоянках самолётов, взрывной волной их раскидало в разные стороны, многие загорелись. Зенитные орудия молчали. Лишь один истребитель пытался атаковать уходящие ДБ-3.
На аэродроме, по китайским данным, оказались уничтоженными и повреждёнными 64 самолёта, убито 130 человек, ранено 300. Бензохранилище горело более трёх часов. Погибли семь высших офицеров, от капитана 1-го ранга и выше, 12 – ранены. В числе последних оказался и командующий японской авиафлотилией. Был объявлен траур, коменданта аэродрома расстреляли.
Налёт повторили 14 октября. На цель вышли 12 ДБ-3, ведомые Кулишенко. Но сразу после сброса бомб их настигли японские истребители. Три бомбардировщика получили повреждения. Раненый Кулишенко дотянул свой самолёт до города Вансянь, где сел на реку Янцзы в 100 метрах от берега. После остановки машины он выпустил шасси, и самолёт встал на дно. От полученных ран Кулишенко скончался, самолёт позже извлекли из воды и отремонтировали. В тот раз в Ханькоу было уничтожено 36 японских самолётов. Позже был и третий налёт, увеличивший японские потери до 136 самолётов.
Неудачей окончилась попытка разбомбить аэродром Юньчэн 31 октября 1939 года. Эта авиабаза находилась всего в 20–30 км от линии фронта, но на пределе радиуса действия ДБ-3, дислоцировавшихся в Чэнду. В Юньчэне скопилось до сотни японских самолётов. Советник по авиации Анисимов принял решение нанести удар имевшимися ДБ-3 без предварительной разведки. Он лично полетел вместо стрелка на самолёте Козлова. Из-за плохой погоды штурманы обеих групп потеряли ориентировку. Никакой информации о запасных площадках на маршруте не имелось. К аэродрому Юньчэн никто не вышел. Садились где попало. Потерпели аварию около 10 машин.
Вскоре после боевых действий в Монголии, согласно секретному Пакту Молотова – Риббентропа, 17 сентября 1939 года Красная армия перешла границу Польши. Для этой операции выделили большие силы авиации. В Белорусском и Киевском военных округах было сосредоточено 157 ТБ-3, из них половина была небоеготовой. При подготовке операции Генштаб предусматривал возможность привлечения полков всех трёх армий особого назначения (АОН), причём с поражением отдельных объектов химическими боеприпасами. 9 сентября АОН-1 получила приказ перебросить свои части поближе к границе, на аэродромы Смоленск, Сеща, Климовичи, Шайковка. Но воевать оказалось не с кем, остатки польской армии почти не оказали сопротивления, а польской авиации уже фактически не существовало. Ни одного боевого вылета ДБ-3 в этой кампании не выполнили.
На ТБ-3 возлагались исключительно транспортные функции. Сначала их использовали для переброски наземного состава передислоцируемых к фронту авиаполков. Когда войска перешли западную границу, выяснилось, что реального противника перед ними нет. Темпы продвижения Красной армии намного превышали запланированные. Передовые отряды далеко оторвались от баз снабжения. Перелетевшие на захваченные аэродромы авиаполки остались без горючего и боеприпасов. Вот тут и пригодились ТБ-3.
Так, для Конно-механизированной группы им. Дзержинского, двигавшейся на Гродно, самолёты 3-го тбап в период с 20 по 24 сентября 1939 года сбросили на парашютах и доставили посадочным способом 100 т горючего. Штаб ВВС Белорусского фронта после перебазирования в Волковыск 18 суток обеспечивался продуктами, сброшенными на парашютах. На Украинском фронте подобными же перевозками занимался 14-й тбап. Он доставлял людей, боеприпасы, продовольствие. Операции в Польше закончились к середине октября 1939 года.
В ходе присоединения к СССР Прибалтики были высажены крупные десанты в боевой обстановке. Высаживали их с ТБ-3. В Литве и Латвии действовала 214-я вдб. 16 июня 1940 года 63 ТБ-3 под прикрытием истребителей двух эскадрилий 17-го иап перебросили на аэродром под Шауляем первую волну десанта – 720 человек. Каждый самолёт брал 16–24 человека плюс два-три мешка ПДММ[6]. Перевезли также 160 пулемётов и 36 миномётов. От Шауляя десантники двинулись на броне танков в Латвию. ТБ-3 также обеспечивали снабжение механизированных колонн, стремительно продвигавшихся вглубь территории Латвии, Литвы и Эстонии. При этом перевезли 1983 человека и 768 т грузов, 402 т сбросили на парашютах.
В зимней войне с Финляндией в 1939–1940 гг. была привлечена значительная часть ДБ-3, базировавшихся в европейской части страны. Заранее подготовили технику, определили полевые аэродромы. 14 ноября 1939 года по директиве НКО
СССР на площадки в Ленинградском военном округе перелетели три полка из АОН-1 – 21-й, 53-й дбап 27-й авбр (Монино) и 6-й дбап (Иваново), в общей сложности 155 ДБ-3. Они стали базироваться в Едрово, Крестах и Кречевицах. С 27 октября на основании договоров началась подготовка аэродромов на территории Эстонии, Латвии и Литвы. В ноябре 1939 года на Северо-Западном фронте сосредоточили 444 единицы только бомбардировщиков, в то время как все ВВС Финляндии состояли из 145 самолётов.
К 20 декабря планировалось перебросить на Северо-Западный фронт 220 ДБ-3, сосредоточив их на основном направлении в полосе 7-й армии. Реально к этому сроку прибыли 180 машин, в том числе в ВВС 7-й армии – 163. 6-й дбап выполнил первый боевой вылет 19 декабря. Вскоре он был включён в 27-ю бригаду. 21 декабря 21-й и 53-й дбап 27-й авиабригады приступили к боевым действиям. Из Прибалтики начал действовать 7-й дбап, входивший в Отдельную группу комбрига Г. П. Кравченко. Она базировалась на аэродромах Латвии и Эстонии.
В полосе 9-й армии работала небольшая авиагруппа комбрига Спирина, в которую входила эскадрилья из 12 ДБ-3, выделенная из 80-го смешанного полка (сап). В составе ВВС 14-й армии под Мурманском 15 ДБ-3 были в 5-й сап. 30 ноября 1939 года 5 ДБ-3 этого полка первыми поднялись в воздух для выполнения задания в начавшейся войне, но до цели не дошли, разбившись по пути в условиях сильного обледенения и снегопада.
С началом боевых действий полки практически сразу же начали нести потери. 21 декабря лишились сразу четырёх ДБ-3. Раненый капитан Брусницын на повреждённой машине совершил вынужденную посадку. Экипаж капитана Светёлкина пропал без вести. Два самолёта из 53-го полка столкнулись над целью – железнодорожной станцией Сяйниэ. Пилот Кузьмин ударил впереди шедшую машину и отбил стабилизатор. Он дотянул до базы, а экипаж другого ДБ-3 погиб. При вынужденной посадке в Пушкино пилот Мотов врезался в забор.
Все ДБ-3, имевшиеся в ВВС 7-й армии, сосредоточили в 27-й авиабригаде, разросшейся до четырёх полков. Особняком стоял 85-й полк, вооружённый как ДБ-3, так и СБ и являвшийся экспериментальной частью, предназначенной для обкатки на фронте различных технических и тактических новинок. В таком виде дальнебомбардировочная авиация Северо-Западного фронта просуществовала до конца боевых действий.
В ходе Советско-финляндской войны ДБ-3 не удалось проявить себя как дальним бомбардировщиком: Финляндия была столь мала, что стратегические объекты могли бомбить и фронтовые бомбардировщики. Дальние бомбардировщики летали на задания ежедневно (если позволяла погода), поражая различные объекты в глубине обороны противника: аэродромы, железнодорожные узлы, заводы и склады. ДБ-3 действовали только днём, и не столько из-за относительно невысокой активности финских истребителей, сколько из-за отсутствия опытных лётных кадров. Ночами летал только наиболее подготовленный и лучше других оснащённый со