На самолете был установлен двигатель воздушного охлаждения М-87 со взлетной мощностью 930 л. с. (684 кВт). Основные стойки шасси убирались в крыло, хвостовое колесо не убиралось. Взлетная масса самолета составляла 3088 кг. МАИ-3 был экспериментальным самолетом, выполненным по схеме тандем. Переднее крыло составляло 55% общей несущей площади. Заднее крыло имело разнесенное вертикальное оперение (расположенные по середине размаха килишайбы). На заднем крыле были установлены рули высоты, служившие также и элеронами (т. е. элевоны), которых не было на переднем крыле.

Вооружение самолета состояло из пяти пулеметов ШКАС и 200 кг бомб. В хвостовой части фюзеляжа была расположена экранированная стрелковая установка с круглым фонарем-башней. Экипаж — два человека.

На самолете был установлен двигатель воздушного охлаждения М-87

Сразу были назначены заводские и государственные испытания. Первый полет состоялся 5 декабря 1937 г. Затем было много испытательных полетов до 1939 г. включительно. Испытывал тандем («Ш-тандем», «Тандем-МАИ», МАИ-3- у самолета было много названий) П. М. Стефановский, который, кстати, летал и на «Октябренке» и очень восторженно отзывался о пилотажных свойствах самолета, и о его поразительном свойстве летать даже при центровке в 60% САХ.

Результаты испытаний были хорошими: скорость у земли -406 км/ч, на высоте 4250 м-488 км/ч. Испытания показали недостаточную путевую устойчивость из-за большой сферической башни стрелка и малой площади килей под крылом, вынесенных из потока винта.