КБ-21 поручили создание системы радиоуправления для ДБ-3. В качестве командного самолета выступал СБ – меньший по размерам и более быстроходный, а стало быть, менее уязвимый. К 1 сентября 1937 г. КБ-21 по плану должно было получить один ДБ-3 для переделки в «телемеханический».
Но фактически в том году к работе по этой теме так и не приступили. Ее перенесли в план 1938 г., затем в план 1939 г. и, наконец, решили, что более просторный ДБ-3 выгоднее использовать как самолет управления, на котором оператора можно было брать на борт сверх обычного экипажа. Теперь работу поручили заводу № 379, поставив срок выхода на испытания 1 сентября 1940 г. С ДБ-3 собирались управлять СБ и ТБ-3.
В итоге действительно создали самолет управления беспилотным ТБ-3, огромной «летающей бомбой». Но экспериментальный образец уже базировался на модификации ДБ-3Ф. Работы велись заводом № 379, НИИ-20 и НИИ- 21. Система называлась «Кварц». При формировании авиаотряда специального назначения летом 1941 г. в него включили и один командный ДБ-3Ф. Он принял участие в Великой Отечественной войне.
В Испанию ДБ-3 не попали – когда их наконец-то освоили, там уже дело шло к концу. Боевое крещение бомбардировщиков Ильюшина состоялось в Китае.
В сентябре 1937 г. АОН-1 приказали выделить семь ДБ-3 с экипажами для выполнения специального «задания Z». Таким образом были зашифрованы операции по помощи Китаю, подвергшемуся японской агрессии. Именно из-за них прервали дополнительные войсковые испытания ДБ-3 в Монино.
Бомбардировщик Ильюшина, являвшийся тогда «суперновинкой» советской бомбардировочной авиации, передавать китайцам не собирались. Сначала их хотели использовать как быстроходные транспортники для обслуживания перегоночной трассы Алма-Ата – Ланчжоу. Каждый ДБ-3 мог перевозить 11 пассажиров или соответствующий груз.
В начале октября в Москву прибыли два ДБ-3 из 11-й авиабригады, дислоцировавшейся в Воронеже, и два – из 23-й (Монино). На заводе № 39 с них сняли бомбовое вооружение и поставили дополнительные бензобаки. Во второй половине месяца вся группа вылетела по маршруту Москва – Энгельс – Ташкент – Алма-Ата. На подлете к Ташкенту в баках оставалось достаточно горючего, и решили лететь прямо в Алма-Ату. Но на подходах к городу из-за внезапно наступившей темноты потеряли ориентировку, и все четыре ДБ-3 сели на разных аэродромах. Командир группы Кадук – на одном, экипажи Ломакина и Ульянова – на другом, а летчик Дорофеев при посадке в предгорье в 70 км от Алма-Аты подломил шасси – это было больным местом всех ДБ-3 ранних серий.