Vào tháng 10 năm 1937, Tupolev bị bắt giữ và nhốt trong một nhà tù đặc biệt - phòng thiết kế bí mật TsKB-29. Ở đó, cùng với các chuyên gia bị giam giữ khác trong ngành công nghiệp hàng không, ông đã phát triển máy bay ném bom tiền tuyến đa năng hai động cơ Tu-2, được sản xuất hàng loạt và đóng một vai trò quan trọng trong cuộc Chiến tranh vệ quốc vĩ đại. Bản thân nhà thiết kế đã được thả tự do vào tháng 7 năm 1941. Tất nhiên ngay sau đó Văn phòng Thiết kế Tupolev phải sơ tán khỏi Moskva đến Kazan.