W ciągu 9 miesięcy powstał pierwszy prototyp z brytyjskimi silnikami .
Biuro Tupolewa mieściło się wtedy w trzypiętrowym budynku przy ul. Radio w Moskwie, przy czym największe elementy samolotu montowano w pomieszczeniach na pierwszym piętrze. Brak miejsca spowodował konieczność skonstruowania kadłuba składającego się z trzech oddzielnych sekcji: dziobowej F-1, środkowej z centropłatem F-2 i ogonowej F-3. Takie dzielenie konstrukcji stało się potem tradycją w biurze Tupolewa. Podstawową korzyścią była łatwość transportu nawet dużych kadłubów.
11 sierpnia 1925 roku nocą przewieziono elementy samolotu na lotnisko Hodynka, gdzie miał być dokończony montaż (żeby można je przenieść z pomieszczeń biura na ulicę, trzeba było wyburzyć część ścian budynku). 25 listopada odbył się pierwszy, 7-minutowy lot samolotu ANT-4 (pilot A.I. Tomaszewski). Po ukończeniu wszystkich prób, 10 lipca 1926 roku samolot został oficjalnie zatwierdzony przez przedstawicieli władz i wojska.