W październiku 1937 roku Tupolew został aresztowany i trafił do specjalnego więzienia - zamkniętego biura projektowego CKB-29. Tam, wraz z innymi represjonowanymi specjalistami z branży lotniczej, opracował dwusilnikowy wielozadaniowy bombowiec Tu-2, który trafił do seryjnej produkcji i odegrał znaczącą rolę w II wojnie światowej. Sam konstruktor został zwolniony już w lipcu 1941 roku. Wkrótce Biuro Projektowe Tupolewa musiało zostać ewakuowane z Moskwy do Kazania.