По состоянию на 1 января 1938 г. проектирование «дублера» оценивалось в 95% готовности, постройка – в 58%. В мае 1938 г. практически сразу после окончания Госиспытаний первого опытного экземпляра, изготовление «дублера» завершили. Пробный полет состоялся 26 июня 1938 г., а 11 августа начались совместные заводские и Государственные испытания, которые подтвердили высокие качества бомбардировщика. Затем самолет передали в качестве эталона для постройки первой серии ТБ-7 на авиазавод № 124. Для получения более высоких характеристик при проведении дальнейших испытаний на этой машине предлагалось установить двигатели АМ-35А с турбокомпрессорами, использовать новые воздушные винты изменяемого шага, а пресловутую «бороду» срезать, чтобы улучшить аэродинамику. На практике из всего перечня задуманного осуществленным оказалось совсем немного.
В начале войны «дублер» находился в Казани и некоторое время был не востребован, коротая свой век на окраине аэродрома. Затем на него обратил внимание командир соединения ТБ-7 Михаил Водопьянов. Осмотрев самолет, он приказал привести его в порядок и использовать для тренировок личного состава. На машине произвели необходимый комплекс работ, в т.ч. установили двигатели АМ-35А, а вместо АЦН оборудовали дополнительный топливный бак. В 1942 г. самолет обрел летное состояние. Командование заключило, что «борода» вполне боеспособна, и ее включили в боевой состав Авиации дальнего действия (АДД).
Летали на самолете по очереди несколько сменных экипажей вплоть до окончания боевых действий с фашистской Германией. «Борода» оказалась на удивление долговечной и удачливой машиной – к окончанию боевой службы на ней выполнили наибольшее количество боевых заданий – известно, что в 1945 г. на борту было нарисовано более ста двадцати маленьких бомбочек, соответствующих боевым вылетам. С этой машины сбросили около 500 т авиабомб, почти миллион листовок, забросили в немецкий тыл несколько групп разведчиков. День Победы самолет встретил в боевом строю.
В конце апреля 1938 г. главного конструктора ТБ-7 И.Ф. Незваля вызвали к наркому авиапромышленности М.М. Кагановичу. Там Незваль был извещен, что назначается Главным конструктором авиационного завода № 124 в Казани, и ему следует немедленно выехать на это предприятие для скорейшей подготовки серийного производства нового бомбардировщика. Одновременно в Казань направлялась специальная комиссия во главе с В.П. Горбуновым, которой предстояло ознакомиться с состоянием производства и подтвердить возможность широкомасштабного изготовления ТБ-7. Первоначально задумывалось построить 8 серий таких машин общим количеством 51 экземпляр. Еще до окончания Госиспытаний на заводе № 124 создали большую группу технологов, которая по чертежам «дублера» начала разработку директивной технологии изготовления агрегатов планера и последующей сборки машин. На основе этих работ на заводе провели соответствующую реконструкцию и разработали план подготовки производства.
Выбор завода № 124 для производства ТБ-7 оказался вовсе не случайным. Его ввели в число действующих еще недостроенным в 1934 г. Поначалу завод занимался ремонтом самолетов ТБ-1 и ТБ-3. Следующим заданием стала постройка гигантского ПС-124 (по типу разбившегося «Максима Горького») и серии бомбардировщиков ДБ-А конструкции Болховитинова. На момент принятия решения о постройке ТБ-7 авиазавод в Казани располагал всем необходимым, за исключением инженерных кадров. Костяк будущего КБ предполагалось набрать в Москве, однако скоро выяснилось, что желающих переехать в Казань нет. Последовало решение отправить москвичей в командировку сроком на один год, но даже при этом возникло много сложностей. Взять хотя бы такой деликатный вопрос, как притирка нового коллектива, собранного из разных мест. Да и жильем требовалось всех обеспечить. Решение этих вопросов потребовало времени, поэтому результаты начали сказываться лишь к концу 1938 г. Именно тогда в основном закончили рабочие чертежи для серийного производства.
В начале 1939 г. уже приступили к изготовлению агрегатов для первых пяти самолетов, чуть позже начали сборку первой серийной машины. Одновременно на завод начали поступать комплектующие изделия – авиадвигатели, колеса, радиостанции, приборное оборудование. К сожалению, не все прибывало вовремя. Например, такое важнейшее изделие для нового самолета, как АЦН-2, определявшее во многом его высокие летные характеристики, получили только для четырех машин. Оказалось, что Наркомат авиапромышленности не определил завод-изготовитель этого агрегата. На 2 опытных и 4 серийных самолета их сделал ЦИАМ, но от дальнейшего изготовления институт, не располагавший достаточной производственной базой, отказался. Нужно отметить, что дополнительный пятый двигатель, выдаваемый порою как гениальное изобретение, появился не от хорошей жизни. Более эффективными могли стать легкие и малогабаритные турбокомпрессоры, однако их совершенствование в СССР прекратили несколько лет назад, а в начале 1939 г. возвращение к заброшенной теме еще не дало положительных результатов.
Во второй половине 1939 г. осложнился вопрос с поставкой основных двигателей АМ-34ФРН, что привело, в конечном счете, к приостановке сдачи самолетов. Чуть позже стало известно, что производство ТБ-7 вообще намерены прекратить. Бомбовозы ТБ-3, которые во многом являлись детищем расстрелянных «врагов народа» Алксниса и Тухачевского, уже были построены в значительном количестве. Это громоздкое и хлопотное хозяйство быстро устарело, успех от его применения начал представляться сомнительным, как и постройка новых машин такого класса. Более эффективными казались эскадрильи скоростных фронтовых бомбардировщиков, проламывающих массированными ударами вражескую оборону на пути танковых армий. После окончания советско-финской войны приоритет получили пикирующие бомбардировщики, способные высокоточными ударами поражать долговременные оборонительные coopужения. Поэтому многие конструкторские бюро, в числе которых оказалось и КБ Незваля, получили задание на создание пикировщика. Одновременно, в начале 1940 из Наркомата авиапромышленности на завод № 124 поступило указание разобрать всю оснастку для изготовления планер ТБ-7, вплоть до сборочных стапелей. В Казань