Как нередко бывало на испытаниях, максимальная скорость заметно потяжелевшего самолета снизилась и не превышала 404 км/ч на высоте 5000 метров. Тем не менее лучшего фронтового бомбардировщика не предвиделось, и АНТ-40 запустили в серийное производство.
На серийных машинах, выпуск которых осваивали в 1936 году на заводе № 22 в Филях, французские «Испано-Сюиза» заменили их лицензионным вариантом М-100 и еще раз увеличили площадь крыла при прежнем размахе. Похоже, что радость от столь большого успеха переполняла не только умы конструкторов, но и политиков, потребовавших от авиапрома сдать к очередной, 19-й годовщине Великой Октябрьской революции первые серийные машины для участия в параде на Красной площади столицы. Для этого на завод перевели всю пятую бригаду во главе с А.А. Архангельским, создав новое КБ. Но главная тяжесть выполнения этого задания все же легла на плечи заводских технологов, поскольку пришлось переходить с гофрированной обшивки, свойственной ТБ-3, на гладкую, да еще с потайной клепкой.
С заданием заводчане справились, но построенные ими машины больше были демонстрационными, чем боевыми, поскольку их предстояло оснастить оборонительным и наступательным вооружением, а также выполнить ряд доработок. В итоге СБ потерял почти 20 км/ч скорости. Кроме этого, летчики отмечали плохой обзор в стороны из кабины пилота и малые сектора обстрела из стрелковых установок.
В конце 1936 года в серию пошел СБ-2М-100А с винтами изменяемого шага ВИШ-2. Мощность двигателей осталась прежней, изменилась лишь форма мотогондол, ставших овальными вместо круглых на их предшественниках. Тогда же на лобовых радиаторах двигателя появились регулируемые жалюзи. В результате скорость изза возросшего лобового сопротивления упала еще на 4 км/ч, но зато на 1160 метров возрос потолок и на 150 метров сократился разбег.
В 1937 году СБ укомплектовали турелью МВ-3 с круговым обстрелом и новой люковой установкой МВ-2 с выдвигавшимся в поток пулеметом, оснащенным оптическим прицелом ОП-2. В мае-июне доработанный самолет выдержал государственные испытания, в ходе которых на нем достигли скорости 412 км/ч, но выпускался лишь в единичных экземплярах. К массовому использованию турельной установки на СБ вернулись лишь после войны с Финляндией в 1940 году.
Время шло, и СБ довольно быстро сдавал свои позиции. Достаточно сказать, что у СБ 201-й серии по сравнению с 96-й максимальная скорость снизилась на 16–18 км/ч, он медленнее стал набирать высоту, ухудшились взлетно-посадочные характеристики.
Первый опыт боевого применения СБ, как говорилось выше, был получен в ходе Гражданской войны в Испании. 23 октября 1936 года пароход «Старый Большевик» доставил в испанский порт Картахена первые бомбардировщики СБ-2М-100, где республиканцы дали ему прозвище «Катюшка». Вместе с ними в Испанию прибыли летчики-добровольцы и технический персонал. После сборки в Лос-Альказаресе машины отправили на фронт в район Томеллосо, откуда они 28 октября совершили первый боевой вылет. Появление СБ над аэродром Таблада под Севильей
