El Tupolev ANT-40, también conocido por su nombre de servicio Tupolev SB (Skorostnoi Bombardirovschik - bombardero de alta velocidad) y el co-nombre de desarrollo TsAGI-40, fue un bombardero triplaza bimotor. Numéricamente el bombardero más importante del mundo a fines de la década de 1930, el SB fue probablemente el bombardero más formidable de mediados de la década de 1930. En junio de 1941, el 94% de los bombarderos de la fuerza aérea del Ejército Rojo eran SB.
En 1933, el Ministerio de la Fuerza Aérea Soviética emitió un requisito general para un bombardero de alta velocidad. El trabajo sobre esta propuesta en TsAGI comenzó en enero de 1934. El SB fue diseñado y desarrollado por el equipo de diseño de Tupolevureau; estaba dirigido por A. A. Arkhangelski. Se planearon dos versiones: una con motores radiales Wright Cyclone (ANT-40 RT) y otra con los Hispano-Suiza 12Y (ANT-40 IS). La experiencia adquirida en el diseño de los aviones MI-3 y DI-8 fue ampliamente utilizada en este diseño. Los dos primeros prototipos fueron diseñados como ANT-40.1 y ANT-40.2. El prototipo propulsado por los Cyclone voló primero, el 7 de octubre de 1934, con el prototipo propulsado por los Hispano-Suiza, que presentaba un ala más grande, haciéndolo el 30 de diciembre de 1934, demostrando un rendimiento superior.
El avión propulsado por Hispano-Suiza, el ANT-402, se consideró un prototipo de producción y su rendimiento fue impresionante. Sin embargo, estuvo plagado de problemas iniciales, lo que llevó al personal de prueba descontento a cubrir el ANT-402 con carteles que enumeraban los defectos de la aeronave antes de la visita de Sergo Ordzhonikidze, el Comisario de Industria Pesada. Al ver estos carteles, Ordzhonikidze convocó a Tupolev a una reunión en el Kremlin para discutir estas deficiencias. Cuando Tupolev afirmó que la mayoría de los defectos eran triviales, Joseph Stalin dijo: "No hay trivialidades en la aviación; todo es grave y cualquier "trivialidad" no corregida podría provocar la pérdida de una aeronave y su tripulación".
El primer avión, designado SB, salió de la línea de producción a finales de 1935 y antes de que ANT-402 hubiera completado sus pruebas de vuelo. El avión entró en plena producción en 1936 y se fabricó en dos plantas, las números 22 y 125 en Irkutsk hasta 1941. A pesar de que las líneas de montaje estaban plagadas de una serie constante de modificaciones, a finales de 1936 se habían entregado unos 400 SB, algunos de los cuales se desviaron a España, y 24 escuadrones estaban en el proceso de equiparse con el nuevo bombardero. Con un excelente desempeño en la Guerra Civil española, adquirió el nombre popular de "Katyusha" (Catalina).
En 1937, los gobiernos soviético y checoslovaco acordaron la compra de bombarderos SB y una licencia de producción a cambio del derecho a producir el cañón de montaña Skoda Modelo 1936 de 75 mm (como M1938). La versión del SB checoslovaco (el Avia B-71) fue el SB 2M-100A, pero equipado con el ispano-Suiza 12-Ydrs construido por Avia. Una ametralladora ZB-30 de 7,92 mm reemplazó a las ametralladoras gemelas ShKAS en el morror y se proporcionaron armas similares para las posiciones dorsal y ventral.
60 aviones iban a volar a Checoslovaquia a mediados de 1938. El programa de producción bajo licencia planeado prosiguió demasiado lentamente a pesar de la situación política, cada vez más peligrosa. El 15 de marzo de 1939, cuando la Wehrmacht alemana ocupó Bohemia y Moravia, no se había entregado ni un solo avión de fabricación checa.
El desarrollo de la SB continuó, mientras tanto, con revisiones que reflejaban las lecciones de las primeras operaciones en España. Como se encontraron problemas al convertir a los pilotos para volar el SB, una versión de entrenador, la USB, se construyó en septiembre de 1937, con morro modificado y una cabina abierta para un instructor y controles duales. También se encontraron problemas con el armamento, ya que las armas del tenían un campo de tiro limitado y, por lo tanto, eran de poca utilidad contra los ataques frontales; los aviones posteriores se modificaron con un mejor campo de tiro. A partir de 1940, la posición del arma dorsal fue reemplazada por una torreta cerrada, mientras que la posición del ventral, que era difícil de usar, también se modificó.
El avión también fue equipado con motores mejorados. Al principio estaba equipado con el Klimov M-100, una versión construida con licencia del Hispano-Suiza 12Ybrs, pero pronto fue reemplazado por el M-100A más potente, y desde 1938 por el M-103, aún más potente. Si bien la instalación del M103 inicialmente retuvo los radiadores frontales inductores de arrastre del motor M-100, se desarrolló una instalación mejorada del motor con los radiadores colgados debajo de los motores. El 2 de septiembre de 1937 M.Y. Alexeev estableció un récord oficial de altitud de 12,246 m con una carga de 1,000 kg en un SB propulsado por M-103. Anteriormente había establecido un récord no oficial de 12.695 m.
En un intento por mejorar aún más el rendimiento del SB, que en 1939 se estaba volviendo obsoleto, se autorizó el desarrollo de dos versiones de segunda generación, un reemplazo directo del SB y un bombardero en picado especializado. El bombardero de nivel, conocido como SN-MN o MMN, tenía una nueva ala de área reducida y estaba propulsado por motores Klimov M-105 más potentes. El rendimiento fue poco mejor que el avión estándar y fue abandonado. El bombardero en picado, designado SB-RK (luego redesignado Arkhangelsky Ar-2 en honor a su diseñador, con Tupolev habiendo sido encarcelado y en desgracia) era similar al MMN pero estaba equipado con frenos de picado y se ordenó su producción.
A pesar de que el SB ya no era un avión de última generación, la producción siguió aumentando durante 1939 y 1940, cuando la URSS trató de aumentar el tamaño de sus fuerzas aéreas para competir con la creciente amenaza de la Alemania nazi, con casi 4.000 en construcción en estos dos años. A principios de 1941 el SB fue gradualmente reemplazado por el Petlyakov Pe-2. Se construyeron un total de 5.695 ejemplares en la Fábrica 22 de Moscú antes de que fuera evacuada a Kazán, mientras que la Fábrica 125 construyó otros 1.136 en Irkutsk. Se construyeron tres prototipos en la oficina de diseño de Tupolev, mientras que Aero Vodochody y Avia en Checoslovaquia entregaron 45 y 66 respectivamente, dando un total de 6,945 construidos.