27 декабря 1936 года первый рабочий прототип самолета АНТ-42 (другие названия — ТБ-7 и Пе-8) совершил испытательный полет, поднявшись с центрального московского аэродрома.
Идея создания самолета, способного забираться на высоту 10-11 тысяч метров, стала продвигаться в СССР с 1931 года. Смысл был в том, что на таких высотах тогдашняя зенитная артиллерия была неэффективной. Кроме того, Красной Армии нужен был тяжелый бомбардировщик, способный нести до 10 тонн бомб до точки, удаленной на 1500-2000 километров.
Три года ушло на раскачку, и только летом 1934 года было разработано тактико-техническое задание на проектирование подобной машины. Разработку самолета поручили ОКБ Андрея Туполева, а внутри этой «фирмы» она была спущена КБ-1 под руководством Владимира Петлякова. При этом изначальное задание было скорректировано. Высотный диапазон остался тот же, а дальность полета увеличили до 4500 километров. Правда с меньшей бомбовой нагрузкой: ее снизили до 2 тонн (а с подвесными бомбами самолет максимально должен был брать до 4 тонн).
Планировалось, что АНТ-42 получит самое современное электро- и радиооборудование и навигационные приборы. Для упрощения пилотирования самолет также должен был иметь высокую степень электрификации, чтобы тяги и прочие агрегаты работали от электропривода.
В 1935 году, после катастрофы самолета-гиганта «Максим Горький», который также проектировался КБ-1 Петлякова, много времени ушло на изучение причин разрушения корпуса и крыльев этой машины, столкнувшейся с истребителем в результате нелепого случая. Все это затормозило работы по АНТ-42. Однако в следующем году они пошли в ударном темпе.
1 декабря 1936 года прототип тяжелого высотного дальнего бомбардировщика был готов к испытаниям. Командиром экипажа опытного экземпляра назначили прославленного летчика Михаила Громова. 23 декабря на самолет (после сборки корпуса и крыльев) были подвешены 4 поршневых мотора АМ-34ФРН. Интересно, что это делали не на заводе, а прямо на летном поле, куда АНТ-42 доставили в разобранном виде. На их «прогонку» в разных режимах на земле ушло несколько дней.
Наконец, 27 декабря АНТ-42 поднялся в воздух с Центрального аэродрома имени Фрунзе («Ходынский аэродром») и совершил первый полет, который прошел успешно. Громов доложил, что машина хорошо управляется, легко набирает высоту и скорость. Однако экипаж (в испытаниях участвовал также авиамеханик Жилин) заметил и некоторые небольшие недостатки. Конструкторы принялись их оперативно исправлять.
В марте 1938 года конструкторско-испытательская бригада была переведена в Крым, в Евпаторию. В ходе перелета сюда обнаружились дефекты четвертого двигателя. В дальнейших полетах, уже на месте, неприятности с ним только нарастали — машину сильно трясло. Дошло до того, что летчик-испытатель Петр Стефановский заявил, что не сядет в этот самолет пока не найдут неисправность. Вскоре дефект нашли и устранили.
Еще в ходе испытаний 20 апреля 1938 года руководству КБ-1 неожиданно сообщили, что АНТ-42 под названием ТБ-7 уже принят на вооружение ВВС Красной армии и его серийное производство начнется на Казанском авиазаводе. Разработчики крепко удивились, потому что самолет был еще довольно «сырой».
А уже 1 мая 1939 года состоялась публичная премьера ТБ-7: он пролетел над Красной площадью во время военного парада.
В 1940 году серийные самолеты ТБ-7 поступили в ВВС Красной армии. На следующий год началась Великая Отечественная война, в ходе которой этот самолет использовался как по прямому назначению в качестве дальнего высотного бомбардировщика, так и для заброски десантных и диверсионных групп в глубокий тыл врага. В этом варианте он мог брать на борт до 50 человек с полной выкладкой.
В мае 1942 года ТБ-7 выпала особая миссия: доставить наркома иностранных дел СССР Вячеслава Молотова в Англию, а затем в США для переговоров с союзниками по открытию второго фронта в Европе. С этой задачей и машина, и экипаж во главе с командиром Энделем Пусэпом успешно справились.
В 1943 году после значительной модернизации самолет получил название Пе-8. Бомбовая нагрузка повысилась до максимальных 6 тонн.
В отечественной военной литературе эту машину часто сравнивают с американским В-17 («Летающая крепость») и британским бомбардировщиком «Галифакс». Если говорить о размерах и технических характеристиках, то они довольно близки. А если же судить по оборонительному вооружению, то ТБ-7 в его количестве уступал «Летающей крепости». Для сравнения: на В-17 устанавливали до 13 крупнокалиберных пулеметов. На ТБ-7 (Пе-8) — 4 пулемета и 2 авиапушки калибра 20 мм. В экипаже из 12 человек на ТБ-7 пятеро были воздушными стрелками. У В-17 экипаж составлял 10 человек, из них восемь были стрелками, одновременно выполняя и другие функции (штурмана, бортинженера, радиста, бомбардира).
Выпуск ТБ-7 (Пе-8) прекратился весной 1945 года. В том же победном году самолет стал флагманом воздушной группы первомайского военного парада.
Эксплуатация этой этапной и передовой для своего времени машины в ВВС Советской армии закончилась в 1954 году.