Первой пробой сил для молодой советской тяжелобомбардировочной авиации стал Китай. Впервые ТБ-3 появились над Памиром летом-осенью 1937 года, кода экипажи поддерживали операции против басмачей. Всего было привлечено 30 легких бомбардировщиков Р-5 и 3 ТБ-3. Правда, экипажи «стратегов» ограничились перевозкой людей и грузов в труднодоступные районы.
Однако это было только начало — в Китае разгоралось пламя японо-китайской войны. Вскоре после нападения Японии, 21 августа 1937 года, Китай и СССР заключили договор о взаимопомощи.
Уже в сентябре советское руководство дало старт операции «Зет» — поставки боевых самолетов для китайской авиации. В середине сентября начали отбирать экипажи для ТБ-3. Тогда же из состава АОН-1 выделили семь ДБ-3 с экипажами. Планировалось, что машины будут обслуживать трассу Алма-Ата — Ланчжоу, по которой собирались перегонять в Китай самолеты. Транспортные ТБ-3 наряду с АНТ-9 и ДБ-3 развозили по ней специалистов и грузы. Так, тот же ДБ-3 мог перевозить 11 пассажиров или соответствующий груз.
Общий налет по трассе в 1937 году составил:
Тип ЛА …… Количество налетанных часов
ТБ-3 …… 318
ДБ-3 …… 190
DC-3 …… 32
ПР-5 и Р-5 …… 282
ПС-9 и ТБ-1 …… 117
Всего …… 939
Таким образом, можно смело говорить, что в 1937 году основной «транспортной лошадкой» был ТБ-3. Вскоре по трассе пошли в Китай истребители и скоростные бомбардировщики.
С расширением конфликта советской стороной всерьез стал рассматриваться вопрос о передаче китайцам партии ТБ-3РН. Уже 22 октября 1937 года в Алма-Ату перелетели шесть тяжелых бомбардировщиков из состава строевых частей: четыре машины взяли из 23-й тбаб и две перегнали из Ростова. В отличие от истребителей И-16 и И-15бис и бомбардировщиков СБ, не говоря уже о «суперсовременных» ДБ-3, на большей части которых должны были воевать советские летчики, ТБ-3 предназначались исключительно для эксплуатации китайцами. Советские экипажи выступали только в роли перегонщиков и инструкторов.