Под воздействием факторов усиления средств ПВО и совершенствования самолетов истребительной авиации сформировались новые требования к скоростному высотному бомбардировщику способного заменить ТБ-3. Новое поколение бомбардировщиков должно было иметь скорости полета до 400км/ч и рабочий потолок до 10000 и более метров. При этом бомбовая нагрузка оставалась прежней, а система оборонительного стрелково-пушечного вооружения должна была обеспечивать практическую неуязвимость самолета от атак истребителей противника.

Разработкой четырехмоторного самолета ТБ-7 (АНТ-42) в ОКБ Туполева велась под руководством В.М.Петлякова.

Чтобы создать требуемый высотный бомбардировщик, необходимо было решить задачу обеспечения полета на высотах выше 10000м. В мировой практике подобная задача решалась с помощью турбокомпрессоров которые позволяли сохранять мощность силовой установки до значительных высот. Но к моменту начала активного проектирования ТБ-7 необходимых отечественных ТК не существовало. Решено было устанавливать на борт автономный агрегат, состоящий из пятого двигателя М-100, спаренного со специальным нагнетателем, питающим в полете через систему воздухопроводов основные двигатели. Система получила название - Агрегат центрального наддува (АЦН).

Получить хорошие аэродинамические характеристики и соответственно требуемые скорости полета и дальность невозможно было без существенного улучшения и облагораживания аэродинамических форм самолета. Прежде всего отказались от достаточно угловатых рубленных форм, которыми обладали первые туполевские бомбовозы ТБ-1 и ТБ-3, в пользу более обтекаемых форм с развитыми зализами между основными агрегатами самолета, а также от применения гофрированной обшивки. По внешнему виду новый самолет отличался от своих предшественников прежде всего более высоким аэродинамическим совершенством.

Поскольку единственным и наиболее удобным местом для размещения и обслуживания АЦН оказалась верхняя часть фюзеляжа над центропланом, то мотогондола агрегата значительно выступала за обводы фюзеляжа. Было вполне логично вписать в эти обводы и фонарь пилотов. Для этого пришлось расположить пилотов в тандем друг за другом. В пилотском отсеке, под полкой пилотов у левого борта помещался радист, а по правому - бортмеханик, позади которого оборудовалось запасное место для штурмана-бомбардира. Носовая часть фюзеляжа заканчивалась сферической стрелковой башней. Позади башни находилось рабочее место штурмана-бомбардира в отдельной небольшой застекленной гондоле выступавшей вниз за обводы фюзеляжа.

Схема шасси оставалась прежней, с хвостовым ориентирующимся колесом, но основные стойки шасси выполнялись убирающимися в полете.

Бомбоотсеки самолета, а также внешние узлы подвески, размещавшиеся под центропланом между фюзеляжем и внутренними двигателями, были снабжены держателями, допускавшими подвеску до 4000кг бомб калибром от 100 до 2000кг. Оборонительное вооружение предлагалось исключительно мощное. Особенно сильно защищалась задняя полусфера, как наиболее вероятная для атак истребителей. Предлагался вариант с кормовой башней под пушку ШВАК-20. В дополнение к ней верхняя часть задней полусферы прикрывалась пушечной установкой, установленной на спине фюзеляжа позади отсека с АЦН. Нижняя часть задней полусферы эффективно оборонялась двумя 12,7мм пулеметами Березина, расположенными в обтекателях шасси. В носу фюзеляжа в шаровой башне размещалась спарка пулеметов ШКАС. Весь этот набор оборонительного стрелково-пушечного вооружения делал этот бомбардировщик настоящей "летающей крепостью".

Работы по проекту шли достаточно высокими темпами. Предварительные испытания первого опытного самолета АНТ-42 проводились с 25 декабря 1936 года по 20 марта 1937 года. Первым поднял в воздух гигантскую машину шеф-пилот ЦАГИ Громов.

После ареста Туполева и Петлякова в 1937 году, руководство разработкой АНТ-42 было возложено на И.Ф.Незваля. В 1938 году машина под обозначением ТБ-7 была принята на вооружение ВВС.

Реально на момент принятия ТБ-7 на вооружение летал лишь первый опытный самолет с опытными, сырыми двигателями, с недоведенной системой вооружения и с множеством замечаний от НИИ ВВС. Требовалось время и терпение, чтобы этот достаточно сложный самолет превратился в доведенное серийное техническое изделие. Именно Незваль сумел в сложнейших предвоенных и военных условиях сохранить и машину, и коллектив, успешно занимаясь доводкой и развитием ТБ-7.

Первая опытная машина потерпела аварию. К 1941 году закончилась летно-испытательная карьера его "дублера" и машину ждала утилизация. Потери в частях, воевавших на ТБ-7, были серьезными и каждая машина была на счету. "Дублер" после ремонта включили в боевой состав части. Самолет ухитрился провоевать всю войну, выполнил более 120 боевых вылетов (больше, чем любой из серийных самолетов этого типа). Апофеозом его карьеры стал пролет в качестве флагмана над Москвой 1-го мая 1945 года.