Заводские испытания в августе 1925 года уверенно провел рекомендованный Туполеву командующим ВВС П. И. Барановым «лучший летчик-испытатель ВВС РККА» В. Н. Филиппов. Для неизбалованных опытом летчиков-испытателей того времени любая машина, отрывавшаяся от земли, имевшая возможность развернуться и позволявшая без поломки приземлить себя, попадала в разряд «аппаратов с отличной управляемостью».
Летчик-испытатель Филиппов вместе с хронометражистом Михайловым 31 марта 1926 года погиб при испытании поликарповского 2И-Н1. Новым испытателем АНТ-3 (Р-3) был назначен Михаил Михайлович Громов, которому, по-видимому, была известна превосходная характеристика, которую дал Филиппову П. И. Баранов, поэтому в своих мемуарах он отозвался о последнем с ревностью: «Всегда щеголевато одетый, интересный, с золотым браслетом на руке, но… убежденный в своих способностях больше языком, чем делом, Филиппов летал хорошо, но скромно».
С декабря 1925 года шла постройка нескольких экземпляров для предполагавшихся в 1926 году перелетов в Европу. Для самолета был подобран двигатель «Нэпир-Лайон» мощностью 450 л. с, что и было утверждено комиссией по дальним перелетам. В головной самолет были внесены некоторые изменения, в частности N-образные стойки коробки крыльев были заменены К-образными. Самолет показал значительно лучшие летные данные.
Позднее, весной 1928 года, при подготовке самолета к серии, в испытаниях на штопор принял участие сам главный конструктор.
«Вместе с Волковойновым [26]я в первый раз в жизни летал на штопор; делали шесть витков вправо и влево, и он говорил, что машина ведет себя хорошо. Сделав шесть витков, машина сама выходит из штопора. Волковойнов говорил, что если бы ему пришлось идти на фронт, то он выбрал бы эту машину с „Лоррэн“».
Как бы хорошо самолет ни выходил из штопора, но эти испытания всегда считались опаснейшими. Полеты сорокалетнего Туполева говорят о его особенном — конструкторском — взгляде на испытания. Сегодня такая позиция забыта. По-видимому, Туполев считал, что он, как главный конструктор нового самолета, обязан принять на себя и долю риска, связанную с его эксплуатацией. Известно, что Туполев летал на большинстве созданных под его руководством машин, нередко отправляясь в первые полеты со всей своей семьей в полном составе.
По-видимому, тогда же, в 1928 году, А. Н. Туполев имел об этом непростой разговор с П. И. Барановым, который отстаивал жесткую позицию: «Каждый должен заниматься своим делом!» — и в дальнейшем участия в испытательных полетах не принимал.
На самолете АНТ-3 с названием «Пролетарий» M. M. Громов и бортмеханик Е. В. Родзевич в период с 31 августа по 2 сентября 1926 года выполнили перелет по маршруту Москва — Берлин — Париж — Вена — Прага — Варшава — Москва протяженностью 7150 километров за 34 часа 15 минут летного времени.
Михаил Михайлович Громов хорошо запомнил все детали того далекого перелета и описал их в своей последней книге «На земле и в небе»:
«В три часа ночи 30 августа 1926 года, впотьмах, я взлетел на самолете АНТ-3 „Пролетарий“ с Центрального аэродрома в Москве и взял курс на запад. Такой ранний час взлета был необходим, чтобы успеть засветло долететь до Парижа. Механиком самолета был Женя Родзевич. На аэродроме нас провожал С. С. Каменев, возглавлявший организацию перелета, и иностранные представители стран, через которые я должен был пролететь.
Стало светать, когда мы на высоте 300 метров пролетели станцию Сычевка, что в 120 километрах от Москвы. Под нами лежала легкая пелена утреннего тумана, небо было чистое. Вдруг на мою переднюю кабину полилась вода из расширительного бачка, находившегося в верхнем крыле…
…С донельзя тяжелым сердцем (это трудно передать словами) я повернул назад и сел на Центральном аэродроме в 5 час. 30 мин. утра.
Нашел номер телефона Е. И. Погосского, ответственного инженера моторного оборудования нашего самолета АНТ-3. Позвонил ему. Ошеломленный неприятным известием, он примчался на аэродром. Причина неисправности вскоре была определена: днище бачка сделано плоским, от вибрации на нем образовались три зигзагообразные трещины и вода, конечно, мгновенно вытекла сквозь них.
Вскоре приехал А. Н. Туполев. Он посмеялся и произнес свое традиционное: „Спукойно! Нужно закруглить днище, сделать его слегка овальным, и завтра можно будет лететь“. Новый бачок с овальным дном был сделан в тот же день.