А.Н.Туполев — организатор производства советского алюминиевого сплава — кольчугалюминия, полуфабрикатов из него. С 1922 года Туполев председатель Комиссии по постройке металлических самолётов при ЦАГИ. С этого времени начало действовать в системе ЦАГИ сформированное и возглавляемое им опытное КБ по проектированию и производству цельнометаллических самолётов различных классов. В 1922–36 годах Туполев один из создателей научно-технической базы ЦАГИ, разработчик проектов ряда лабораторий, аэродинамических труб, опытного гидроканала, первого в стране опытного завода по строительству цельнометаллических самолётов.
В 1923 году Туполев создал свой первый лёгкий самолёт смешанной конструкции (АНТ-1), в 1924 — первый советский цельнометаллический самолёт (АНТ-2), в 1925 — первый боевой цельнометаллический самолёт (АНТ-З), строившийся серийно. Впервые в мировой практике Туполев не только научно обосновал рациональность схемы свободнонесущего цельнометаллического моноплана с профилем крыла большой «строительной высоты», с двигателями, расположенными в его носке, но и создал такой самолёт, не имевший аналогов (АНТ-4, 1925). Туполев разработал и внедрил в практику технологию крупносерийного производства лёгких и тяжёлых металлических самолётов. Под его руководством проектировались бомбардировщики, разведчики, истребители, пассажирские, транспортные, морские, специальные рекордные самолёты, а также аэросани, торпедные катера, гондолы, мотоустановки и оперение первых сов. дирижаблей. Он ввёл в практику отечественного самолётостроения организацию на серийных заводах филиалов основного КБ, что значительно ускорило выпуск машин; создание при КБ своих лётно-доводочных баз, что сократило сроки проведения как заводских, так и государственных испытаний опытных машин.
В 1936 Туполев назначается первым заместителем начальника и главным инженером Главного управления авиационной промышленности Наркомтяжпрома, одновременно он возглавляет выделенное из системы ЦАГИ КБ с заводом опытных конструкций (авиационный завод № 156).