TB-3 var et helt metallisk fly af stålkonstruktion, som et af designerne fra Andrei Tupolevs designbureau skulle baseres på 1918-fremover helt metalliske fly design praksis og teknologi banebrydende af Hugo Junkers. Ramen var sammensat af V-sektion bjælker dækket med ikke-stresset bølgede hud spænder fra 0,3 mm (1⁄64 in) til 0,8 mm (1⁄32 in) i tykkelse. Bølgerne var 13 mm (0,51 in) og 50 mm dybe (1.97 in) fra hinanden. Canvertile vingen blev understøttet af fire rør-sektion spars. I 1934, takket være udviklingen af stærkere stål legeringer, blev vingespændene forøget fra 39,5 til 41,5 meter (129,856 til 137,3 ft) med en hovedvinge område, der skulle baseres på en samtidig forøgelse fra 234,5 til 234,5 kvadratmeter, hver til 2,56 kvadratmeter (2,47 til 2,56 ft) i teknologien, der var banebrydende af Hugo Junkers.
en