Коллектив, возглавляемый профессором Виктором Николаевичем Беляевым, в конце тридцатых годов передал на испытания опытный дальний бомбардировщик. От машин такого же назначения, состоявших на вооружении, новый самолёт отличался прежде всего своим необычным видом. Его крыло типа «бабочка» площадью 56,87 м2 имело сильно выраженную обратную стреловидность. Два фюзеляжа представляли собой как бы удлиненные гондолы двигателей и заканчивались прозрачными поворотными кольцами. Вертикальное оперение большей площади (7 м2) было смонтировано на задней части центроплана, горизонтальное — высоко за задней кромкой центроплана. Двухколесное шасси убиралось в полёте поворотом назад в специальные отсеки фюзеляжей-гондол.

Экипаж необычного самолёта, получившего название ДБ-ЛК (дальний бомбардировщик — летающее крыло), состоял из четырех человек. В левом фюзеляже размещались лётчик и воздушный стрелок, в правом — штурман и стрелок-радист. Фонарь кабины лётчика был сдвинут немного влево, чтобы улучшить обзор при выполнении посадки. Каждый стрелок управлял пулемётными установками в кольцах-звеньях своего фюзеляжа. Помимо четырех хвостовых пулемётов, в центроплане было установлено ещё два пулемёта, отклонявшихся от оси самолёта на +/- 10°.

На внутренней подвеске в фюзеляжах можно было разместить четыре бомбы по 250 кг или до 58 небольших бомб общим весом в 1 т. В перегрузочном варианте ДБ-ЛК поднимал вместе с внешней подвеской до 2 т бомб. Взлётный вес бомбардировщика с нормальной нагрузкой немного превышал 9 тыс. кг, в перегрузочном варианте достигал 10 670 кг.

На первом опытном экземпляре ДБ-ЛК стояло два двигателя М-87Б мощностью по 950 л.с. (в дальнейшем предполагалось вместо них ставить М-88). Во время испытательных полётов, которые выполнял М. А. Нюхтиков, новый бомбардировщик показал скорость у земли 395 км/час, на расчетной высоте 5100 м свыше 480 км/час. Посадочная скорость — 150 км/час, потолок — 8500 м. Дальность полёта с 1 т бомб — 1270 км, максимальная с такой же бое вой нагрузкой — 2900 км.

Оригинальная схема ДБ-ЛК имела ряд преимуществ. С такими же двигателями, как у аналогичного по весу и размерам серийного бомбардировщика Ил-4, новый самолёт показал скорость на 45 км/час больше. Однако в серийное производство его не приняли, так как испытания показали, что обзор из кабин лётчика и штурмана плохой, и это мешало прицеливанию. Конструкторам предложили устранить недостатки. Коллектив В. Н. Беляева разработал модификацию ДБ-ЛК, но построить вторую опытную машину не удалось. Начавшаяся война вынудила прекратить опытные работы и сосредоточить усилия на выпуске уже принятых в серию самолётов и их улучшенных вариантов.