На специально подготовленном самолете был установлен ряд рекордов – в том числе 10 ноября 1936 года был поднят груз 10 т на высоту 7032 м, а 20 ноября груз 13 т на высоту 4535 м.
С ДБ-А связана была и трагическая страница истории советской авиации. 12 августа 1937 года на этой машине стартовал перелет через Северный полюс в США. На следующий день вскоре после прохождения Северного полюса связь с бортом оборвалась. Судьба самолета и экипажа остались невыясненными по сегодняшний день. По мнению ряда современников, перелет заведомо вызывал сомнения в успешном завершении, при этом вина в первую очередь возлагалась на командира экипажа С. Леваневского. Сигизмунд Леваневский принадлежал к числу первых Героев Советского Союза, удостоенных этого звания за участие в операции по спасению экипажа и пассажиров затертого льдами парохода «Челюскин», однако самому ему ни одного из членов экспедиции спасти не удалось. Леваневский уже предпринимал попытку перелета на самолете АНТ-25, закончившуюся неудачей, в которой летчик обвинил несовершенство самолета, а А.Н. Туполева публично объявил «вредителем». Узнав о появлении ДБ-А, Леваневский загорелся идеей перелета на новой машине, хотя она была еще откровенно сырой для подобного испытания. Бытовало даже мнение, что «этот полет более нужен Леваневскому, чем стране». К тому же, как отмечали участники подготовки, она велась безответственно, а сам Леваневский не находил общего языка с экипажем. К сожалению, авантюризм командира стоил жизни всему состоявшему из шести человек экипажу.
В 1939 году было выпущено 12 самолетов ДБ-А. В боевых действиях участия они не принимали, используясь в качестве транспортных.
Накануне войны отдельным направлением работы В. Болховитинова стали самолеты с тандемным расположением двигателя, при котором два мотора водяного охлаждения устанавливались один за другим с приводом на соосные винты, за счет чего решалась задача создания двухмоторного самолета с минимальным лобовым сопротивлением.
В период конструирования применялись наименования ББС (ближний бомбардировщик скоростной), ББ (бомбардировщик Болховитинова), ЛБ-С (легкий бомбардировщик-спарка) и ССС (сверхскоростной самолет), наиболее известна машина как самолет «С».
Самолет проходил государственные испытания в 1940 году, с двумя двигателями М-103 развив на высоте 4,6 км скорость 570 км/ч. При этом для разбега при уменьшенном взлетном весе потребовалось 863 м, при нормальном взлетном весе самолету требовалась полоса свыше 1040 м. Самолет должен был нести до 400 бомб, оборонительное вооружение состояло из одного-двух 12,7-мм пулеметов. Хотя отмечалась оригинальность схемы, по заключению комиссии по своим взлетно-посадочным данным самолет испытаний не выдержал.