После серии испытательных полетов экипаж в составе пилотов М. Громова, А. Филина и штурмана И. Спирина в середине сентября 1934 года с третьей попытки пролетел на Дублере по замкнутым треугольникам Москва — Рязань — Тула — Москва — Харьков в течение 74 часов, покрыв расстояние более 12 тыс. километров. Они превысили мировой рекорд дальности полета французов. За это Михаилу Громову присвоили звание Героя Советского Союза. Теперь РД мог летать в соответствии с замыслом своих создателей.

Вот тут-то другой выдающийся летчик, Герой Советского Союза Сигизмунд Леваневский, публично выступил с идеей использования этого самолета для беспосадочного показательного перелета из Москвы через Северный полюс в Сан-Франциско. Идея понравилась Сталину, и подготовка к перелету в США началась под руководством назначенного комитета по дальним полетам, в который вошли нарком тяжелого машиностроения Серго Орджоникидзе, Главный конструктор Андрей Туполев и другие. Павел Сухой — ответственный за конструкцию самолета. Экипаж был утвержден в составе: С. Леваневский — командир, второй пилот Г. Байдуков (мастер слепого полета) и штурман В. Левченко (приятель Леваневского из Черноморского флота), резервный пилот В. Гуревич, резервный штурман А. Беляков (профессор кафедры навигации Академии им. Н Е. Жуковского). Михаила Громова посчитали к полету негодным, поскольку он пролежал полтора месяца в военном госпитале с язвой желудка.

Взлетели с проторенной Громовым полосы аэродрома Щелково в начале августа 1935 года. Все было хорошо, но, подлетая к Кольскому полуострову, заметили тонкую струйку моторного масла на левом крыле. Масло появилось и в кабине. Леваневский решает вернуться. Байдуков возражает, полагая, что выброс идет из дренажа двигателя из-за перелитого при заправке масла. Но командир был непреклонен. Сели под Новгородом. На разборе полета Леваневский заявил, что машину к полету подготовили плохо и вообще на однодвигательном самолете невозможно лететь через Северный полюс. Он начал кампанию по дискредитации концепции дальнего однодвигательного самолета и ратовал за трансполярный полет на четырехдвигательном тяжелом бомбардировщике.

Как раз в это время успешно проходил летные испытания четырехмоторный дальний бомбардировщик авиаконструктора Виктора Федоровича Болховитинова ДБ-А, и Леваневский уповал на этот самолет. ДБ-А казался удачным. В последующие два года он установит ряд рекордов, поднимая груз в 13 тонн. Для Леваневского в бомбовом отсеке одной из этих машин разместят дополнительные топливные баки, специально подготовят для полета через Северный полюс в Америку и назовут Н-209.

Сигизмунд Леваневский со своим экипажем поднимет этот самолет в воздух на том же подмосковном аэродроме Щелково в конце лета 1937, после успешных перелетов двух одномоторных АНТ-25 в Америку. Н-209 пролетит Северный полюс, и тут с самолета поступит сообщение, что отказал правый крайний двигатель Дальнейшие сообщения были неразборчивые. Организованные поиски самолета во льдах результата не дадут. Экипаж и самолет погибнут. Дальний бомбардировщик Болховитинова ДБ-А на вооружение не примут. Эти печальные события произойдут позже.

А пока, в конце 1935 года, многие поверили авторитетным выступлениям Леваневского и, что самое интересное, руководство страны отвернулось от АНТ-25. И только преданные самолету и освоившие его два друга, мастер дальних слепых полетов Егор Байдуков и классный штурман-радист Саша Беляков, продолжали изредка летать на РД и думать о покорении на нем маршрута через Северный полюс. Им нужен был командир, перебрали все возможные кандидатуры и остановились на Валерии Чкалове, испытателе КБ Поликарпова и любимце Сталина. Пригласили его в ангар ЦАГИ на Ходынке, где стоял РД, показали. Чкалов перспективу оценил. Встречались за столом в квартире Чкалова, обсуждали детали и… написали письмо Сталину. Просили разрешить лететь на РД через Северный полюс в США

Ответ получили в начале 1936 года, и он был отрицательный, но оставлял надежду: летите сначала над арктическими льдами по маршруту Москва — Земля Франца Иосифа — Петропавловск на Камчатке. Потом вдоль фюзеляжа РД напишут «Сталинский маршрут». И тут все завертелось. Вот так тогда решались важные для страны задачи. Не посредством последовательной технической политики, основанной на выводах научно-исследовательских институтов, а по письмам к Сталину

Туполевцы во главе с Сухим принялись за Дублер РД: установили более эффективный трехлопастной воздушный винт, регулируемые жалюзи на входе в радиатор, улучшили радиооборудование, применили аварийный слив бензина из крыльевых отсеков и установили герметичные мешки, аварийно заполняемые сжатым воздухом, для сохранения самолета на плаву при вынужденной посадке на воду. К лету самолет был готов, и начались тренировочные полеты.

20 июня 1936 года экипаж Чкалова проводили в дальний полет на Камчатку. На их пути были и циклоны и обледенения. Сначала они летели по направлению к Северному полюсу, но, когда до него оставалось пройти одну четверть пути, под ними появилась Земля Франца Иосифа, и Беляков скомандовал: «Правый разворот на 70 градусов».

Теперь они шли опять над непроходимыми льдами океана в море Лаптевых, но на третьи сутки полета оказались над целью — Петропавловском. Бензина еще было много, и они решили повернуть обратно на материк и сесть в Николаевске или в Комсомольске-на-Амуре. Но, перелетев через Охотское море, встретили сильный циклон. К тому же вечерело. Снизились и стали искать место для посадки. Сели чудом, почти вслепую, на прибрежную песчаную косу острова Удд в устье Амура.

Сталинский маршрут пройден за 56 часов. Позади более 9 тыс. км. Наутро, проспавшись в доме рыбака, Байдуков пошел осматривать берег, чтобы выбрать место для взлета, и ужаснулся — кругом были ямы и рытвины. Но местные жители построили деревянный настил. И они взлетели! Сели в Николаевске, заправились и полетели в Комсомольск-на-Амуре. Сели на аэродроме Дземги, потом полетели в Хабаровск. И так далее с посадками в крупных городах до Москвы. Везде им был организован торжественный прием, как национальным героям, с митингами почти всего местного населения И они действительно были героями Когда Громов и его экипаж побивали мировой рекорд дальности, они кружили в центре страны, где было много аэродромов для вынужденной посадки. А Чкалов и его экипаж летели трое суток над арктическими льдами, тундрой, тайгой и морем, где надеяться можно было только на надежный самолет или на чудо.

А в Москве все руководство страны и тысячи москвичей съехались на аэродром в Щелково к прилету РД. Каждый член экипажа стал Героем Советского Союза, а Павла Сухого наградили орденом Знак Почета. На Международной выставке в Париже в ноябре 1936 года в числе экспонатов были ЦАГИ АНТ-25 (РД) и истребитель Поликарпова И-17.

Следующим летом оба обновленных АНТ-25 должны были вместе лететь в США через Северный полюс, взлетая с получасовым интервалом. Экипажи возглавляли Громов и Чкалов. Одновременная и длительная подготовка обоих самолетов подходила к концу, когда ночью двигатель с самолета Громова был снят и установлен на самолет Чкалова.

18 июня 1937 года экипаж Чкалова улетел один. Нужна была необычайная смелость, чтобы на однодвигательном самолете сутками лететь над бескрайними снежными торосами Северного Ледовитого океана. Правда, в это время на Северном полюсе с туполевских бомбардировщиков на лыжах была высажена на льдину команда из четырех человек с необходимым оборудованием, которую возглавлял Папанин. Но они могли только обеспечить радиоконтакт с пролетавшим за облаками рекордным самолетом, а помочь экипажу при отказе двигателя они были не в силах.