Установлению мирового рекорда на самолете «Сталь-7» предшествовал испытательный полет 28 августа 1938 г. из Москвы в Симферополь и обратно (экипаж: пилоты Н. П. Шебанов и В. А. Матвеев, бортмеханик Л. А. Забалуев и инженер-наблюдатель А. А. Радциг). Самолет стартовал с Центрального аэродрома столицы и пролетел расстояние 2360 км за 8 часов со средней скоростью 310 км/ч.
Следующий дальний испытательный полет состоялся 6 октября 1938 г. по маршруту Москва — Батуми — Одесса — Москва. В тот день экипаж (летчики Н. П. Шебанов и В. А. Матвеев, штурман-радист Н. А. Байкузов), покрыл 3800 км за 11 ч 4 мин со средней скоростью более 350 км/ч.
Но и это достижение, тем более для пассажирской машины, на мировой рекорд «не тянуло», так как 8 июля 1938 г. французский пилот М. Росси и механик А. Вигру установили на самолете Амио 370 с моторами «Испано-Сюиза» мощностью по 860 л.с. международный рекорд скорости 400,81 км/ч, и в том же месяце американский миллионер и большой поклонник авиации Г. Хьюз на самолете «Электра» фирмы «Локхид» с экипажем из четырех человек совершил скоростной кругосветный перелет. Воздушное путешествие заняло всего лишь 91 ч 14 мин.
Естественно, Советский Союз не желал отставать от «загнивающего Запада» и предложил свой вариант скоростного перелета, а единственным кандидатом на эту роль мог быть только «Сталь-7». В СССР этому мероприятию придавалось огромное значение, и в Москве даже существовал Штаб перелетов. Предполагалось, что если вылететь из Москвы в восточном направлении с промежуточными посадками в Якутске, Фэрбенксе, Нью-Йорке и Париже, можно обогнуть планету менее чем за 90 ч. Полет запланировали на 1939 г., но международная обстановка к тому времени так изменилась, что от идеи кругосветного перелета пришлось отказаться. Как альтернатива был предложен менее протяженный маршрут Москва — Свердловск — Севастополь — Москва.
Разом увеличить скорость и дальность полета «Стали-7» можно было лишь заменой двигателей М-100А более мощными М-103 и увеличением запаса горючего. Если информация о размещении в фюзеляже самолета дополнительных топливных баков в архивах сохранилась, то документальных сведений об установке моторов М-103 не обнаружено. Об этом упоминается лишь в трудах В. Б. Шаврова и в брошюре «Основные события из жизни института 1930–1990», выпущенной к 60-летию ГосНИИ Гражданской авиации.
Доработку машины завершили летом 1939 г. Серьезным испытанием для «Стали-7» с двигателями М-103 стал перелет 1 августа по маршруту Москва — Севастополь — Саратов — Москва протяженностью 3200 км. 28 августа самолет без груза отправился со Щелковского аэродрома в рекордный беспосадочный перелет по маршруту Москва — М. Брусянское (район г. Свердловска) — Севастополь — Москва. «Сталь-7» (его взлетный вес составил 11 820 кг), используя для разгона стартовую горку.