Projektowany od 1934 roku samolot otrzymał oznaczenie fabryczne CKB-26 i miał kadłub drewnianej konstrukcji oraz udźwig 600 kg bomb. Miała być to maszyna o dużej doskonałości aerodynamicznej, napędzana dwoma francuskimi silnikami w układzie podwójnej gwiazdy Gnome-Rhône 14Kdrs, których licencję na wytwarzanie nabył w 1934 roku rząd ZSRR, a następnie wdrożył do produkcji w zakładzie nr 29 w Zaporożu pod oznaczeniem M-85. 29 grudnia 1934 roku komisja zatwierdziła makietę samolotu, jednakże wkrótce potem, przed zbudowaniem prototypu, lotnictwo anulowało zamówienie, wybierając SB Tupolewa.
Konstrukcję Iljuszyna utorowały nowe wymagania na bombowiec dalekiego zasięgu, co było możliwe dzięki jego potencjalnie większemu udźwigowi i bardziej ekonomicznym silnikom od bombowca SB. Uprzednio radzieckie lotnictwo nie miało maszyn takiej klasy, a jedynie ciężkie bombowce TB-3 o średnim zasięgu i krótką serię DB-1 Tupolewa, bazujących na jednosilnikowym rekordowym samolocie ANT-25. Samolot Tupolewa przekonstruowano na maszynę dwusilnikową, która pod oznaczeniem ANT-37 (w wersji wojskowej znana jako DB-2) stanęła do konkursu z samolotem Iljuszyna. CKB-26 Iljuszyna przeprojektowano natomiast w celu zwiększenia zapasu paliwa.