Учёный, авиаконструктор, организатор авиационной промышленности, академик АН СССР, генерал-полковник инженерно-технической службы, генеральный конструктор самолётов, трижды Герой Социалистического Труда, профессор, заведующий кафедрой гидроавиации МАИ.

Развивал авиационную науку и её экспериментальную базу, став вдохновителем и основателем российского металлического самолётостроения в эпоху господства деревянных конструкций и этим создал вектор развития мирового самолётостроения, направив его на перспективный путь. Туполев и его коллектив создал тяжёлые бомбардировщики, по своим конструктивным и компоновочным решениям на долгие годы определившие пути развития тяжёлых самолётов как военного, так и гражданского назначения. По его инициативе был создан первый отечественный реактивный пассажирский самолёт Ту-104, положивший начало массовой эксплуатации пассажирских реактивных самолётов в мире. Под его руководством были созданы первоклассные военные и пассажирские самолёты различного назначения, во многом определившие лицо мировой авиации в XX столетии. Благодаря усилиям Туполева в стране началось крупносерийное производство металлических самолётов, причём он же разработал технологию, которая ускорила процесс сборки этих машин. Конструктор руководил производством разведчиков, истребителей, бомбардировщиков, транспортных, пассажирских, морских самолётов, а также торпедных катеров, аэросаней, гондол, мотоустановок и первых советских дирижаблей.

Под руководством Туполева спроектировано свыше 100 типов самолётов, 70 из которых строились серийно. На его самолётах установлено 78 мировых рекордов, выполнено около 30 выдающихся перелётов.

Туполев воспитал плеяду видных авиационных конструкторов и учёных, возглавивших самолётные ОКБ. В их числе В. М. Петляков, П. О. Сухой, В. М. Мясищев, А. И. Путилов, В. А. Чижевский, А. А. Архангельский, М. Л. Миль, А. П. Голубков, И. Ф. Незваль, A. A. Туполев, С. А. Лавочкин, А. С. Шенгардт.