在上世紀20年代末，蘇聯(lián)的航空工業(yè)取得一定發(fā)展，并且提出了很多雄心勃勃的設想，其中就包括可以運載10噸以上貨物的重型運輸機。到了1931年，重型飛機TB-6項目出現(xiàn)，它的其中一個發(fā)展思路是一種重型轟炸機項目，由圖波列夫操刀設計。

TB-6在1932年初步確定了基本數(shù)據(jù)，計劃中飛機最大起飛重量約70噸，機長38米，翼展95米。作為一款超大翼展的重型轟炸機，設計TB-6對當時任何國家來說都是一大困難，雖然TsAGI解決了飛機基本的空氣動力學和結(jié)構(gòu)振動方面的設計問題，但也只是理論上具備可行性。

飛機結(jié)構(gòu)將大量使用稀有的鉬合金管和普通鋼管搭建框架，再覆以波紋蒙皮，全金屬的TB-6采用大升力機翼，為了增加穩(wěn)定性安裝了3面垂尾，起落架為不可收放的后三點式，主起落架安裝在機翼下方，所有起落架都有專門的整流罩降低飛行阻力。

飛機需要使用較大、較長的鉬合金管制成框架，以此保證必要的結(jié)構(gòu)堅固，比如設計中就需要一種直徑200毫米、長8米的鉻鉬合金管，不過這也帶來了大麻煩，因為當時的蘇聯(lián)工業(yè)根本無法生產(chǎn)這樣的材料，只能轉(zhuǎn)而向外國購買，官方要求國內(nèi)相關(guān)工業(yè)在1934年具備鉬合金的生產(chǎn)能力。

為這架大飛機提供動力的是12臺M-34FRN V12水冷活塞發(fā)動機，M-34是蘇聯(lián)在30年代研發(fā)的航空發(fā)動機，M-34FRN是功率大幅提升的修改版本，單臺發(fā)動機可輸出1200馬力，不過這款發(fā)動機在當時尚在研發(fā)中。數(shù)量眾多的發(fā)動機中有8臺獨立安裝在機翼前緣的發(fā)動機艙內(nèi)，在每側(cè)機翼上方還有另外一座串聯(lián)安裝的發(fā)動機艙，這里的發(fā)動機采用前拉后推的方式布置。

大翼展的機翼可以提供充足的升力，但卻不支持高速飛行，預計飛機可以達到275千米/小時的最大飛行速度，巡航速度170千米/小時，實用升限5500米，機載燃油約13噸，作戰(zhàn)半徑超過1000千米。

這架大飛機需要多達17名機組，這是因為需要充足的人手來操作分布于機鼻、機背、機尾、機翼前/后緣上的武器，按照設計，TB-6將安裝1門37毫米航炮、4門20毫米航炮以及約5挺不同型號的7.62毫米機槍，有些文章還提到ShVAK 12.7毫米機槍。這些機槍、機炮配置讓TB-6變身成了火力刺猬，戰(zhàn)斗機要攻擊它可不容易。作為重型轟炸機，TB-6的炸彈掛載能力不俗，最大掛載15000千克炸彈，不過這會極大影響航程。

TB-6項目的進度困難重重，因為它的技術(shù)難度實在太大了，項目在1934年7月停止，當時制造了縮小模型，原型機的機身尚在建造中，如果項目能再堅持2年，TB-6原型機很可能升空飛行。