Несмотря на огромную занятость текущей работой, Туполев стремится расширять знания и налаживать профессиональные связи за рубежом: в 1927 году он посещает Австрию и Италию, в 1928-м едет в Германию, в 1929-м – вновь в Германию, а также Францию, Австрию и Англию, в 1930 году – в США. В 1930 году Туполев назначается главным конструктором и начальником отдела АГОС и занимается подготовкой к созданию завода опытных конструкций (ЗОК) и расширению конструкторских подразделений.
В 1931 году по решению правительства была начата реорганизация развивающейся авиационной промышленности. Руководителем управления экспериментальной авиации ЦАГИ назначен Сергей Ильюшин, а его заместителем – Туполев. Надо сказать, что этот период вообще был отмечен частыми переводами промышленных отраслей из одного министерства в другое, и в результате новых веяний Туполев всего через четыре месяца возвращается на пост начальника управления.
Туполев продолжал настаивать на необходимости строительства испытательных самолетов, но при этом считал, что далеко не все испытательные конструкции должны идти в серию. На вопрос о том, стоит или нет начинать серийный выпуск самолета- торпедоносца МТ-1 конструкции Григоровича, Туполев ответил так: «Надо отказаться от мысли, что [все] испытательные самолеты должны запускаться в серийное производство. Идея испытания заключается в испытании. Пока что никому не удавалось перешагнуть через эволюцию техники». Неодобрительно относился Туполев и к покупке и копированию иностранных самолетов. «Они нам предлагают самолеты, которые уже показали хорошие результаты, иначе говоря, конструкции вчерашнего дня, не сегодняшние и, тем более, не завтрашние, которые пока лежат в портфелях конструкторов. Налаживание производства на наших заводах займет не меньше двух лет, и все кончится тем, что у нас вместо современных будут устаревшие самолеты». В то же время, чутко улавливая преимущества той или иной модели, Туполев с готовностью выступал в ее поддержку. Именно он, будучи главным инженером авиационного управления Наркомата тяжелой промышленности, одобрил и настоял на приобретении лицензии на производство в России самолета ДС-3 «Дуглас» и закупке т.н. плазово-шаблонной технологии. В итоге для Советского Союза и его союзников было выпущено 6157 самолетов Ли-2 (по фамилии главного инженера Лизунова, который производил доработку самолета).
В 1929 году по инициативе Туполева правительство приобретает лицензию на производство серии двигателей «Циклон» американской фирмы «Райт», которые составили основу для выпускавшихся вплоть до 90-х годов двигателей воздушного охлаждения АШ, усовершенствованных конструктором Аркадием Швецовым. Еще одна лицензия была приобретена на двигатели водяного охлаждения французской фирмы «Испано Сюиза».