Самолет РД № 2 соответствующим образом доработали – радиатор охлаждения разместили под двигателем, отчего внешний облик носовой части изменился, ручку управления первого пилота заменили штурвалом, увеличили эффективность элеронов и площадь руля направления, заменили приборы. В кабине экипажа оборудовали отопление и усовершенствованную внутреннюю вентиляцию. Кроме того, самолету обеспечили дополнительную плавучесть на случай вынужденной посадки на воду, в окончательном варианте установили трехлопастной металлический винт.

Указывалось, что по сравнению с 1934 г. доработки позволили увеличить аэродинамическое качество до 17 единиц, а дальность полета повысить на 7 %. Рабочие высоты возросли примерно на 400 м, с полетным весом 9 т самолет мог продолжать полет на высоте 3500 м с большим запасом скороподъемности. Отличия в характеристиках выглядели следующим образом:

Уже на заключительной стадии подготовки, 29 июля 1935 г. за подписью начальника ВВС РККА Я. И. Алксниса была подготовлена краткая характеристика самолета: «Самолет типа моноплан с большим удлинением, крылья красные, фюзеляж светло – серый с черными полосами, шасси убираются. Опознавательные знаки самолета написаны белой краской на крыльях сверху и снизу N 25… Капот мотора окрашен в черный цвет».

Старт самолета состоялся в 6.00 утра 3 августа 1935 г. Шел дождь. Через 25 минут с борта АНТ-25 поступила первая радиограмма, подтверждающая благополучное развитие событий. Однако уже в 9.25 утра экипаж сообщил о выбрасывании масла из суфлирующей системы маслобака. Через 7 часов нахождения в воздухе масло продолжало убывать, поэтому последовало решение полет прекратить.

После возвращения было предпринято расследование инцидента, в результате которого подготовили заключение: «…Наиболее вероятной причиной выбрасывания масла из рабочего маслобака наружу могло явиться переполнение верхней части бака горячим маслом в пенообразном состоянии при длительной работе мотора на больших оборотах. Предположительно излишнее образование пены в этих условиях могло быть вызвано особыми свойствами масла, обусловливающими повышенное пенообразование…»

Практически сразу после возвращения в Москву был поднят вопрос о проведении повторной попытки перелета в США уже в том же году, однако она не состоялась. Впрочем, сама идея перелета оставалась, в частности К. Е. Ворошилову на заседании Политбюро ЦК ВКП (б), состоявшемся 20 августа 1935 г., предлагалось подготовить дальнейшие предложения по организации перелета через Северный полюс в 1936 г.

Сигизмунд Леваневский в последующие месяцы на встречах с руководством весьма негативно отзывался о конструкторе самолета А. Н. Туполеве и, косвенно, вообще о специалистах ЦАГИ, ставших, по его мнению, виновниками неудавшегося перелета. Туполев, в свою очередь, считал, что именно слабая подготовка Леваневского не позволила благополучно добраться до Америки. Очевидно, их отношения достигли большой степени неприязни, ибо в начале 1936–го Леваневский заявил уже о непригодности самого самолета АНТ-25 для полетов в Арктике.

Подготовка к дальним перелетам продолжилась в сентябре 1935–го, к летнему сезону 1936 г. планировалось подготовить 4 экземпляра дальних машин АНТ-25. Для этого на авиазаводе № 18 в Воронеже, который строил войсковую серию военного варианта самолета, решили изготовить еще два дальних РД. Отметим, что практически все специально спроектированные рекордные самолеты предполагалось использовать в военных целях, в первую очередь в качестве дальних бомбардировщиков. Не избежал подобной участи и советский рекордсмен АНТ-25. После внесения военных усовершенствований самолет стал именоваться АНТ-36 (ДБ-1), однако внешне изменился мало. Основные нововведения коснулись кабины экипажа, которую разделили отсеком бомбового вооружения для размещения 10 авиабомб калибра 100 кг. Сразу за бомбоотсеком находилась штурманская кабина, в которой на шкворневых установках монтировались 4 оборонительных пулемета ДА (Дегтярева, авиационный). Емкость крыльевых топливных баков уменьшили до 4900 л, полетный вес самолета составлял 7800 кг.