Совершенствовалось навигационное оснащение самолетов. Оно дорабатывалось по подобию последующих модификаций. На машины доставляли все более современные приборы. Пытались внедрять средства радионавигации. В 1936 г. на нескольких ТБ-3 из 4-й ТБАБ в НИИ ВВС смонтировали отечественные радиокомпасы РК-1. Для нужд ВВС ОКДВА собирались закупить оснащение в Америке, но потом решили сэкономить, и выделенные средства использовали на другие цели.
1936 г. можно считать пиком роли ТБ-3 в ВВС РККА. В августе того года в европейской части страны прошли грандиозные маневры ВВС. К ним привлекли шесть только тяжелобомбардировочных бригад. «Красная» сторона получила 190 ТБ-3, «синяя» — всего 29. По сценарию учений 15 августа сводная воздушная армия «красных» под командованием Хрипина атаковала Ленинград. Условными целями являлись заводы «Красный выборжец», «Красный треугольник», Кировский, им. Марти, им. Орджоникидзе, Смольный, Главный штаб, 1-я ГЭС и Газовый завод. ТБ-3 шли на Ленинград тремя корпусными колоннами уступами бригад. 1-й ТАК поднялся из Монина, 10-й — из Серпухова, 3-й — из Тулы. Впереди вели разведку «крейсеры» Р-6 из 11 — й ТБАБ. Легкие бомбардировщики на пути главных сил подавляли аэродромы и зенитные батареи «синих», выходя на цели перед подходом ТБ-3.
Так все выглядело на бумаге. Реально налет не состоялся. Самолеты попали в густой туман и разбрелись. Командиры потеряли свои части и соединения. Сам Хрипин умудрился вылететь на бомбардировщике с неисправной радиостанцией и тут же потерял связь с подчиненными. Героем дня стал настырный комэск майор Васьков. Оторвавшись от строя своей бригады, он продолжал вести эскадрилью по приборам. Его 16 ТБ-3 оказались единственными, не только вышедшими на заданную цель, но и вообще долетевшими до Ленинграда.
На следующий день 2-я ТБАБ полковника Ярышкина в ответ нанесла удар по Москве. Он получился несколько успешнее: из 22 машин на цели даже при плохой погоде вышли шесть.
В ночь с 16 на 17 августа предполагалось совершить вылеты на Ленинград одиночными самолетами, но из-за погоды их отменили. Лишь 19 августа достигли некоторого успеха, выпустив ТБ-3 поэскадрильно.
Результаты маневров позволили сделать вполне определенные выводы о состоянии боевой подготовки тяжелобомбардировочной авиации. Принятую до тех пор практику «делай как я» признали порочной. Она сводилась к тому, что ведомые просто механически повторяли действия ведущего. Группу вел по курсу штурман командира, бомбы сбрасывали без индивидуального прицеливания, просто в момент их сброса ведущим. Упор делался на подготовку части как единого целого. Это привело к тому, что уровень подготовки рядовых экипажей был очень невысок. Как только они потеряли своих командиров, подразделения растерялись — их не приучали к самостоятельности. В выводах по результатам учений записали: «…современное состояние боевой подготовки тяжелой авиации для действия в массах далеко не удовлетворительно…»