Seis motores estaban montados en los bordes de ataque alares y las dos restantes sobre el fuselaje.Fue pensado con propósitos propagandísticos y estaba equipado con una potente estación radiofónica llamada «La voz del cielo» («Голос с неба», Golos s neba), una imprenta, una biblioteca, estaciones de radio, un laboratorio fotográfico y un proyector de cine para mostrar películas con sonido en vuelo.El caza I-5 acompañante, pilotado por Nikolái Blagin, había realizado dos maniobras de bucle alrededor del Máximo Gorki.En la práctica, solo se construyó uno de ellos: un avión de reemplazo, designado ANT-20bis, que comenzó su producción el año siguiente y voló por primera vez en 1938, difería considerablemente del ANT-20, pues se habían rediseñado las alas, el fuselaje y los estabilizadores.En diciembre de 1940, la aeronave fue rediseñada con dos motores Mikulin AM-35 ligeramente más potentes en las posiciones internas (números tres y cuatro).El ANT-20bis tenía unas dimensiones similares a las del ANT-20, pero era algo más pesado y alcanzaba una velocidad máxima de 275 km/h.
