在上世紀(jì)30年代初，蘇聯(lián)認(rèn)為多座多用途重型戰(zhàn)斗機(jī)會(huì)是未來戰(zhàn)機(jī)的發(fā)展線路之一，于是打算研制一種集遠(yuǎn)程護(hù)航戰(zhàn)斗、轟炸和空中偵察于一體的作戰(zhàn)飛機(jī)，設(shè)計(jì)單位在1931年3月開始設(shè)計(jì)工作，內(nèi)部戰(zhàn)機(jī)編號(hào)ANT-21，正式的官方名稱是MI-3。

先不管ANT-21的設(shè)計(jì)思路如何，在它身上運(yùn)用的技術(shù)倒并很先進(jìn)，它采用全金屬半硬殼式結(jié)構(gòu)、應(yīng)力金屬蒙皮、可收放起落架等最先進(jìn)的技術(shù)或材料。

該機(jī)為低單翼雙發(fā)重型戰(zhàn)機(jī)，水平尾翼為懸臂式上單翼，尾翼后方有大尺寸的矩形舵面，尾翼尖端安裝雙垂尾，與同時(shí)期的其它飛機(jī)相比，該機(jī)外形還算簡(jiǎn)潔流暢。

該機(jī)的動(dòng)力采用M-17B V-12液冷發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，單臺(tái)輸出680馬力，這是當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)廣泛使用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。在ANT-21身上，發(fā)動(dòng)機(jī)擁有一個(gè)光滑的外殼，雖然算不上流線型造型，但也能降低一些飛行阻力，發(fā)動(dòng)機(jī)各自驅(qū)動(dòng)一副2葉螺旋槳。

作為重型戰(zhàn)斗機(jī)，ANT-21的空重略微超過5000千克，這可不輕巧，兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)可以讓戰(zhàn)機(jī)達(dá)到約350千米的最大時(shí)速，最大升限將近8000米，最大航程約1100千米。僅從這些數(shù)據(jù)來看，在30年代稍早一些的時(shí)候還算可以，但其實(shí)該機(jī)的操控能力很差，原型機(jī)在1933年的測(cè)試中發(fā)生危險(xiǎn)的抖動(dòng)。

在人員配置上，該機(jī)擁有一個(gè)3人機(jī)組，機(jī)頭呈階梯布置，最前方的應(yīng)該是領(lǐng)航員兼投彈手，飛行員在后部更高的位置，在機(jī)背后方的開放式陣位上是另一位機(jī)組成員，他負(fù)責(zé)操作自衛(wèi)機(jī)槍作戰(zhàn)，可能還會(huì)擔(dān)任無線電員。

目前不同文章對(duì)這款戰(zhàn)機(jī)的武器配置介紹都不同，首先機(jī)背肯定有2挺7.62毫米自衛(wèi)機(jī)槍，機(jī)頭可能安裝1挺12.7毫米機(jī)槍，機(jī)翼根部可能安裝另外2挺7.62毫米機(jī)槍。ANT-2作為多用途戰(zhàn)機(jī)，考慮執(zhí)行簡(jiǎn)單的轟炸任務(wù)，就需要具備炸彈掛載能力，遺憾的是沒有這方面的數(shù)據(jù)。

1932年，設(shè)計(jì)單位已經(jīng)在第一架原型機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)第二架原型機(jī)，它被命名為ANT-2bis，它采用力量更大的M-34發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，飛機(jī)尾翼部分有很大改動(dòng)，雙垂尾改成了尺寸巨大的單垂尾，機(jī)頭的重機(jī)槍將被20毫米機(jī)炮取代。

ANT-2bis在1934年進(jìn)行了一些測(cè)試，雖然各方面性能有些提升，可飛行操作仍不容易，很考驗(yàn)飛行員的能力。在另一方面，22號(hào)工廠已經(jīng)著手準(zhǔn)備ANT-2戰(zhàn)斗機(jī)的生產(chǎn)工作，可以說只要飛機(jī)定型，大概就能在1935年產(chǎn)出。也是在1934年，另一款名為ANT-46的同類戰(zhàn)機(jī)試飛，它在性能上要靠譜得多，因此戰(zhàn)勝了ANT-2成果獲得量產(chǎn)。