Крупнейшим успехом советских добровольцев стали два налета на авиабазу в Ханькоу, которая находилась почти за полторы тысячи километров от Чэнду (вне зоны досягаемости СБ). Причем точное расположение объектов на вражеском аэродроме было неизвестно, система ПВО — тоже. Именно поэтому вылет решено было производить днем с доразведкои на месте, рассчитывая на внезапность и большую высоту.
Первый налет советские летчики совершили 3 октября 1939 года. Девятка ДБ-3 появилась над Ханькоу на эшелоне 8700 м. Японцы не ожидали такого сюрприза, и самолеты на аэродроме стояли в четыре ряда крылом к крылу. Отбомбившись «сотками», летчики Кулишенко уничтожили, по японским данным, 50 самолетов и 130 человек личного состава. Еще 300 было ранено. Пожар бензохранилища продолжался более трех часов. Зенитки, прикрывавшие аэродром, просто не доставали ДБ-3 по высоте, а единственный взлетевший истребитель (в его кабине находился будущий лучший японский ас Второй мировой войны Сабуро Сакаи) не смог их догнать. По китайским данным, в результате налета оказались уничтоженными и поврежденными 64 самолета, убито 130 человек, ранено 300.>{18}
Этот налет стал уроком для японского командования и уже во втором налете, 14 сентября 1939 года, ударная группа из 20 ДБ-3 была атакована на большой высоте, едва успев отбомбиться. В ходе боя самолет Кулишенко был поврежден, а сам летчик — тяжело ранен. Тем не менее он довел группу до города Вансянь, где произвел посадку на реку Янцзы метрах в ста пятидесяти от берега.
Из последних сил Кулишенко выпустил шасси, но выбраться из кабины уже не смог. Самолет плавно встал на грунт и вскоре был поднят и отремонтирован. Всего в рейдах из Ханькоу, по данным противника, было сожжено не менее 140 самолетов. Наши потери составили три машины.
Параллельно с боевыми полетами шло переучивание китайских экипажей. Первыми на задания стали летать штурманы и стрелки. С обучением пилотов дело обстояло сложнее — второй комплект органов управления в кабине штурмана был неполным. Тем не менее летом 1940 года подготовка китайского персонала была завершена, и советские экипажи вернулись домой, а ДБ-3 продолжали воевать.
Первые настоящие боевые цели ТБ-3 пришлось поражать на родной земле летом 1938 года, когда на Дальнем Востоке в районе озера Хасан пограничные стычки переросли в полномасштабную войну. В конце июля японцы заняли позиции на сопках Заозерная и Безымянная на советской стороне границы. Чтобы выбить их, была собрана внушительная армейская группировка при поддержке 250 самолетов. В числе прочего сюда вошли и 60 ТБ-3 под командованием А.В. Коновалова из состава 3-й армии особого назначения. Стоит отметить, что с весны 1938 года в составе армии были и новые ДБ-3, но экипажи еще не успели их в полной мере освоить и поэтому в разгоревшихся боях они не участвовали.