Первый прототип АНТ-40РЦ впервые поднялся в небо 7 октября 1934 года (лётчики-испытатель К.К.Попов). 30 декабря совершил первый полёт второй прототип с двигателями "Испано-Сюиза" (лётчик-испытатель И.С.Журов). Испытыния подтвердили высокие лётные характеристики самолёта, после чего аббревиатуру СБ стали расшифровывать как "скоростной бомбардировщик". В марте 1935 года началась подготовка к серийному производству на заводе №22 в Москве (решение об этом было принято ещё в апреле 1934 года). Первые 10 серийных машин были сданы в феврале 1936 года. В середине 1936 года бригада Архангельского была переведена на завод №22 и преобразована в самостоятельное ОКБ. В 1936 году к производству СБ присоединился завод №125 в Иркутске.

   Больших трудностей в серийном производстве самолёт не вызывал, а требовал лишь небольших доработок конструкции. Он был быстро освоен строевыми лётчиками, что позволило продемонстрировать его широкой публике уже на воздушном параде над Красной площадью 7 ноября 1936 года.

   Самолёт СБ построен по аэродинамической схеме свободнонесущего моноплана со среднерасположенным крылом. Фюзеляж цельнометаллический, овального сечения, переходящий в центроплан широкими зализами. Шасси трёхопорное с хвостовым колесом. Основные стойки убираются в мотогондолы. В зимнее время на шасси устанавливались лыжи. Силовая установка состояла из 2 поршневых двигателей жидкостного охлаждения М-100 (позже М-100А, затем М-103, М-103У, М-104, М-105). Винты применялись двухлопастные фиксированного шага ВФШ или трёхлопастные изменяемого шага ВИШ-2. Бомбы могли размещаться в бомбоотсеке и под крылом (на самолётах поздних выпусков). Оборонительное вооружение состояло из 4 пулемётов ШКАС: 2 у штурмана, 1 у стелка в турели ТУР-9 и 1 в нижней люковой установке. Впервые в мире применено ленточное боепитание пулемётов (ранее использовалось магазинное). На некоторых самолётах под крылом могли подвешиваться реактивные снаряды РС-132.