كان TB-3 طائرة معدنية بالكامل من البناء الفولاذي ، حيث كانت واحدة من تصاميم مكتب تصميم أندريه توبوليف تستند إلى ممارسات وتقنيات تصميم الطائرات المعدنية بالكامل التي بدأها هوغو يونكرز في عام 1918. كان الإطار يتكون من أعمدة مقطع V مغطاة بشعر مجعد غير مضغوط يتراوح سمكها من 0.3 مم (1⁄64 بوصة) إلى 0.8 مم (1⁄32 بوصة). كانت التموجات 13 مم (0.51 بوصة) وعمقها 50 مم (1.97 بوصة). كان الجناح المتحرك مدعومًا بأربعة شرائح أنبوبية. في عام 1934 ، بفضل تطوير سبائك فولاذية أقوى ، تم زيادة طول الأجنحة من 39.5 إلى 41.85 متر (129.6 إلى 137.3 قدم) مع زيادة مساحة الجناح الرئيسي المتزامن من 234.5 إلى 234.6 متر مربع ، و 2.547 إلى 234.6 قدم مربع. في وقت لاحق ، تم تصميم نظام مكافحة الهواء الطائرات من
واحد