В 1930-е годы авиация СССР имела достаточно высокий технологический уровень, а тяжелым бомбардировщикам вообще не было равных во всем мире. С выходом гиганта ТБ-3 было принято решение сделать самолет еще больше, чтоб для устрашения неприятеля хватало даже одного внешнего вида. Этим проектом стал К-7 – его судьба была крайне короткой, но всё же он успел оставить в истории неизгладимый след.
Начало проектирования самолета было положено еще в 1928 году, когда повсеместно использовались бипланы, а монопланы только начали появляться. Главный конструктор К.А. Калинин же решил внести принципиально новую компоновку, где крыло можно было использовать для размещения полезной нагрузки.
Многоцелевой самолет должен был использоваться не только в военной, но и в гражданской авиации. В пассажирской версии он должен был перевозить 128 пассажиров при дальности полета 5000 км. Также конструкторы предполагали постройку люксового варианта, где пассажирские кабины были отделены по 8 человек и расположены в 2 яруса, что позволяло бы перевезти с повышенным комфортом 64 пассажира. При этом кают-компания также была достаточно комфортной, а буфет и кухня имели отдельные помещения — для 30-х годов это была просто немыслимая роскошь.
Изначально в проекте был цельнодеревянный самолет с крыльями по 5 лонжеронов. Запас прочности у такой конструкции был на пределе, потому было принято решение конструкцию делать цельнометаллической, но с тремя лонжеронами. Каркас был построен из хроммолибденовых труб, производство которых пришлось наладить специально, в противном случае пришлось бы закупать их в Швеции, что в случае серийного производства было бы недопустимо. 
Само крыло получилось эллиптической формы с гигантским размахом в 53 метра, а общая площадь составила 452 м2. Оно и было основой конструкции, а уже к нему крепилась кабина и 2 хвостовые балки. Ширина крыла составляла 6 м, а высота – 2.33 м, внутри располагались помещения для грузов или десанта, а горючее располагалось в пристыкованных полуэллиптических консолях. Сам центроплан был обшит дюралюминием, а консоли – полотном из плотной авиационной ткани. Экипаж состоял из 12 человек, из которых в кабине находились 2 пилота, штурман, старший механик и радист. Для связи с остальными членами экипажа самолет был оборудован внутренней телефонной связью.
К-7 изначально разрабатывался под 6 немецких двигателей BMW, но в ходе работ было принято решение заменить их на советские АМ-34 с мощностью по 750 л.с. Шести двигателей для такого массивного самолета оказалось мало, так что пришлось установить седьмой. Взлетная масса составляла 40 тонн, и такой колоссальный вес был достаточно непредсказуемым в авиации. Тем более, двигатели тогда еще использовались без редукторов. На шасси впервые в тяжелой авиации применили газомаслянные амортизаторы, а колеса пришлось использовать GoodYear. Увы, но в отечественной промышленности не было ни одной хоть примерно подходящей наработки. Впрочем, если бы самолет пошел в серию, то этот пробел можно было восполнить. Обтекатели шасси были обшиты листовым металлом, и в левой стороне была расположена “входная дверь”.
Огромное усилие на рулях должны были компенсировать электроусилители, но их разработка затянулась, и для соблюдения сроков пришлось оснастить рули и элероны серворулями на выносных легких балках. Самолет прошел более 300 продувок в аэродинамической трубе, и рули показали себя достаточно хорошо, что потом подтвердилось и в воздухе.
Оборонительное вооружение планировали увеличить до 12 турелей, из которых 8 были калибром 20 мм. Для хвостовых стрелков предполагалась специальная тележка, доставлявшая их на свои места, ведь хвостовая балка была слишком тесной, чтоб в ней быстро добраться до своего рабочего места. Мертвых зон у самолета не было, а в любом направлении одновременно могли стрелять, как минимум, 3 турели. Бомбовое вооружение составляло до 16600 кг, что еще долгое время оставалось недостижимым показателем во всем мире. В десантном варианте самолет нес 112 парашютистов или легкий танк между тележками шасси. Дальность при нагрузке в 6 тонн составляла 2400 км.
Уже в 1933 году самолет был достроен, и начались первые испытания. Первые проблемы не заставили долго себя ждать – вибрация двигателей была слишком большой, но это в скором времени устранили путем усиления некоторых элементов конструкции. После короткого полета на высоте 5 метров была выявлена следующая проблема – рули самолета вибрировали с огромной амплитудой. Хвостовое оперение сделали двойным, а кили были соединены стабилитроном. Серворули на горизонтальном оперении пришлось придвинуть прямо к рулям, а с вертикального оперения и вовсе пришлось их снять.
21 августа К-7 совершил первый испытательный полет, а за штурвалом второго пилота сидел сам Калинин. В воздухе самолет оказался очень послушным и вел себя отлично во всех отношениях. Полет длился всего 14 минут, но уже было понятно, что машина получилась удачная, хоть некоторые нюансы и остались. Вертикальные вибрации пропали полностью, а от горизонтальных пришлось избавляться путем настройки режимов двигателей. Испытания проходили успешно, но 20 ноября не удалось снять некоторые показатели, из-за чего пришлось провести испытательный полет повторно.
Испытание в тот день заключалось в пролете над мерными километрами для определения максимальной скорости на небольшой высоте. Сначала всё шло по расписанию, и самолет добрался до назначенной точки, где развернулся в нужном направлении и начал набирать максимальную скорость. Без каких-либо очевидных причин со стороны машина начала падать под углом 30-40 градусов, и спасти ее не удалось. Удар о землю был на максимальной скорости, после чего произошло возгорание. Из 20 членов экипажа выжило только пятеро. По словам выжившего, после установления максимальной тяги, в хвосте возникла сильная вибрация и в левой хвостовой балке разорвало лонжерон. Рули высоты были заблокированы его частями, и практически не отзывались на попытки как-то на них воздействовать.
По результатам исследования места крушения, причиной вибрации признали серворули, которые создавали флаттер только при определенных режимах работы седьмого двигателя. Многими годами позже бороться с этом явлением научились путем дополнительной балансировки рулей, но к самолету К-7 это уже никак не относилось.
Калинину поручили постройку еще двух самолетов К-7, но достроить их уже не получилось, ведь планы быстро изменились, и самолеты были законсервированы.