Андрей Туполев родился в многодетной семье 10 ноября 1888 года в деревне Пустомазово недалеко от города Кимры в Тверской области России. Его отец Николай Иванович Туполев был нотариусом в районном суде Тверской области. Его мать Анна Васильевна Лисицына была домохозяйкой. Она свободно говорила по-французски и по-немецки.

После окончания тверской гимназии Туполев был принят в 1908 году в два московских университета одновременно. Одним из них был Институт соединительных линий. Но он предпочел учиться в ведущем техническом университете Российской империи того времени – Императорском Московском техническом училище, которое сейчас известно как Московский государственный технический университет имени Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана).

Юный Андрей Туполев с раннего возраста проявлял большой интерес к авиации. Во время учебы в университете в 1909 году он начал посещать кружок воздухоплавания под руководством Николая Жуковского, известного российского ученого и отца-основателя современной аэро- и гидродинамики. Молодой инженер Туполев сконструировал свой первый планер и совершил на нем свой первый полет в 1910 году.

В 1911 году его успешные научные занятия были прерваны. Он активно участвовал в антиправительственных беспорядках и раздавал нелегальные брошюры. Туполев был исключен из университета. Он уехал из Москвы, чтобы вернуться в свою родную деревню в Тверской области, и остался там под надзором полиции. Незадолго до начала Первой мировой войны он был принят обратно в университет и продолжил учебу.

В 1916-1918 годах Андрей Туполев совместно с Николаем Жуковским работал над разработкой аэродинамических труб. Окончив университет с отличием в 1918 году, молодой Туполев вместе с профессором Жуковским основали ЦАГИ (Центральный аэрогидродинамический институт). Туполев был начальником авиационного отдела. Одним из главных нововведений, привнесенных Туполевым в советское самолетостроение, была замена деревянных деталей самолетов на дюралевые. Это расстроило деревообрабатывающую промышленность. Но Туполев смог обыграть лоббистов и настоял на использовании дюралюминия в самолетостроении.

Результатами этой работы стали АНТ-5 (1927) и АНТ-4 (1925), также известные как тяжелый бомбардировщик ТБ-1. Построив эти самолеты с использованием дюралюминия, Туполев определил будущее развитие авиационной промышленности. Конструкторский подход Туполева на многие годы определил тенденции развития гражданской и военной тяжелой авиации. Самолет, разработанный в ЦАГИ в то время, обладал выдающимися летными характеристиками и дальностью полета. На его самолетах можно было летать из СССР в США через Северный полюс. Одним из символов того времени был туполевский АНТ-20, также известный как «Максим Горький» — 8-моторный самолет, самый большой в 1930-х годах. Он мог преодолевать огромные расстояния.

22 октября 1922 года было основано знаменитое ОКБ Туполева. Оно было также известно как ОКБ-156 с приставкой «Ту». Здесь было реализовано более 300 различных проектов. В реальность было воплощено более 100 из них. Около 70 были в серийном производстве. Среди них были всемирно известные гражданские и военные самолеты, такие как Ту–95, Ту-160, Ту-154 и Ту-144. На этих самолетах было установлено более 78 мировых рекордов.

Научные интересы Андрея Туполева не ограничивались конструированием самолетов. Он проявлял большой интерес к смежным научным сферам. Он всегда мог предвидеть будущее развитие авиации и всегда внедрял самые передовые инновации в конструкции самолетов. Его многосторонний подход к задачам, стоявшим перед его ОКБ, был замечен и высоко оценен наркомом советской тяжелой промышленности. Андрей Туполев был назначен главным инженером советского авиастроения. Он начал многочисленные проекты в экспериментальных областях авиации. Туполев также пытался модернизировать строительные заводы, используя самые инновационные западные технологии. Эти действия дали беспрецедентный импульс советской авиации, подчеркнутый лозунгом «догнать и превзойти западную авиационную промышленность».