Во второй половине пятидесятых годов появляются сначала опытные, а затем и серийные сверхзвуковые тяжелые самолеты военного назначения, и практически сразу на их базе ведущие мировые авиационные фирмы подготавливают проекты сверхзвуковых пассажирских самолетов (СПС). Детальный анализ этих проектов показал, что создание эффективного конкурентоспособного СПС путем модификации военного прототипа практически невозможно. Постепенно авиационные специалисты, как в СССР, так и на Западе пришли к твердому мнению, что экономически эффективный СПС необходимо проектировать как принципиально новый тип летательного аппарата.

В ОКБ Туполева к решению проблемы проектирования СПС подошли в начале шестидесятых годов. Для обеспечения требуемых летно-технических характеристик необходимо было обеспечить значительное улучшение аэродинамического совершенства самолета при крейсерских полетах на М=2,0..2,2. Требовалось решить вопросы устойчивости и управляемости тяжелого самолета при полетах в дозвуковой, трансзвуковой и сверхзвуковой областях. Предстояло создать теплостойкие конструкционные материалы, смазки, а также разработать типы конструкций, способных длительно работать в условиях циклического аэродинамического нагрева. Очень высокие требования предъявлялись к агрегатам силовой установки: необходимо было создать мощные и экономичные двигатели, устойчиво работающие в условиях сверхзвукового полета. Необходимо было создать ряд новых устройств и систем, обеспечивающих автоматическое управление полетом, точную навигацию в условиях длительного сверхзвукового полета и автоматическую посадку. Возникла необходимость изучения экологических особенностей эксплуатации СПС, связанных с выбросом в атмосферу большого количества отработанных газов двигателей на больших высотах и их влияние на озонный слой, воздействия шума и звукового удара на людей, животных и строения, влияние длительных полетов на больших высотах на пассажиров и экипаж, связанных с воздействием солнечной радиации.

Работа по самолету Ту-144 официально началась в июле 1963 года. Успех проекта Ту-144 в большой степени зависел от двигателестроителей. Получить приемлемую сверхзвуковую дальность полета на тяжелом самолете можно было при использовании одноконтурного бесфорсажного двигателя. К сожалению подобного двигателя тогда в СССР не было и Туполеву пришлось пойти на технический риск, сделав ставку на ДТРДФ НК-144, работающих на крейсерских режимах на форсаже. В то же время в ОКБ-36 под руководством Колесова началось проектирование для Ту-144 одноконтурного ТРД РД-36-51.

Аэродинамический облик Ту-144 определялся главным образом получением большой дальности полета на крейсерском сверхзвуковом режиме, при условии получения требуемых характеристик устойчивости и управляемости и заданных характеристик взлета и посадки. Окончательно остановились на схеме низкоплана - "бесхвостки" с составным треугольным крылом оживальной формы, с четырьмя двигателями, размещенными под крылом, с вертикальным оперением, расположенным по продольной оси самолета, и трехопорным убирающимся шасси. В конструкции планера в основном использовались традиционные алюминиевые сплавы, центральная часть крыла и элевоны изготовлялись из титановых сплавов. По всей задней кромке крыла размещались элевоны, состоявшие из четырех секций на каждом полукрыле.

Характерной особенностью Ту-144 стала опускающаяся, хорошо остекленная носовая часть фюзеляжа перед пилотской кабиной, что обеспечивало хороший обзор на больших взлетно-посадочных углах атаки, присущих самолету с крылом малого удлинения. Четыре ДТРДФ НК-144 разместили под крылом близко друг к другу. Предполагалось ввести систему торможения на посадке за счет реверса крайних двигателей, но система реверса осталась недоведенной и машины эксплуатировались с тормозным парашютом. Основные стойки шасси убирались в крыло. Небольшая строительная высота крыла потребовала уменьшения размера колес, в результате в основных стойках шасси использовалась двенадцатиколесная тележка с колесами сравнительно небольшого диаметра.

Постройка первого опытного самолета Ту-144 ("044") началась в 1965 году. Одновременно начались полеты самолета-аналога А-144, созданного на базе базе МиГ-21С, с крылом подобным крылу Ту-144. На двух построенных А-144 летали летчики-испытатели, которым предстояло испытывать Ту-144. Эти полеты послужили основой для окончательной корректировки крыла Ту-144, а также позволили летчикам-испытателям подготовиться к особенностям поведения самолета с таким крылом.

Учитывая новизну и необычность новой машины, ОКБ пошло на неординарное решение: впервые на опытную пассажирскую машину решили установить катапультируемые кресла экипажа. В последний день 1968 года опытный Ту-144 впервые оторвался от взлетной полосы. Первый Concorde ушел в полет только в марте 1969 года.

С двигателями НК-144 на испытаниях Ту-144 сумел выйти на сверхзвуковую дальность полета 2920км, что было значительно меньше требуемой дальности. Кроме этого в ходе испытаний столкнулись с некоторыми конструктивными недоработками: в полетах наблюдались повышенная вибрация и нагрев хвостовой части фюзеляжа от счетверенного пакета двигателей, не выручали даже титановые конструкции.

Конструкцию серийных Ту-144 с более экономичными двигателями НК-144А предполагалось значительно модернизировать. По сравнению с "044", увеличилась площадь крыла, ввели более интенсивную коническую крутку концевых частей крыла. Однако самым важным нововведением по аэродинамике крыла стало изменение срединной части крыла, обеспечившее самобалансировку на крейсерском режиме с минимальными потерями качества, с учетом оптимизации по полетным деформациям крыла на этом режиме. Была увеличена длина фюзеляжа с учетом размещения 150 пассажиров, улучшена форма носовой части, что также положительно повлияло на аэродинамику самолета. В отличие от "044" каждую пару двигателей в парных мотогондолах с воздухозаборниками раздвинули, освободив от них нижнюю часть фюзеляжа, разгрузив его от повышенных температурных и вибрационных нагрузок.

Новая компоновка мотогондол потребовала изменений по шасси: основные стойки шасси разместили под мотогондолами, с уборкой их внутрь между воздушными каналами двигателей, что позволило увеличить диаметр колес и перейти к восьмиколесной тележке. Важным отличием стало внедрение переднего многосекционного убирающегося в полете крылышка-дестабилизатора, выдвигавшегося из фюзеляжа на взлетно-посадочных режимах, и позволявшего обеспечивать требуемую балансировку самолета при отклоненных элевонах-закрылках.

Первый полет серийного Ту-144 состоялся в марте 1972 года, а 3 июня 1973 года эта машина во время демонстрационного полета в Ле-Бурже потерпела катастрофу. По результатам расследования выяснилось, что отказа в технической части самолета не было, а причиной катастрофы явилось "стечение мелких на первый взгляд, незначительных небрежностей".

После окончания испытаний принимается решение о начале пассажирских перевозок на самолетах Ту-144 с НК-144А. В первый пассажирский рейс Ту-144 отправился в ноябре 1977 года по трассе Москва - Алма-Ата. Ту-144 с НК-144А стал первым в СССР пассажирским самолетом, который получил национальный сертификат летной годности на безопасность перевозки пассажиров, остальные самолеты Аэрофлота в то время подобного сертификата не имели (исключение составлял Ту-134, который был сертифицирован по английским нормам летной годности).

Вариант Ту-144 с новыми двигателями РД-36-51 получает обозначение Ту-144Д. Первый серийный Ту-144Д потерпел катастрофу из-за разрушения топливопровода в двигательном отсеке. Экипажу удалось выполнить вынужденную посадку с убранным шасси. При посадке пилот Елян получил травмы, а двое инженеров-испытателей погибли. Эта катастрофа стала непосредственной причиной приостановки, а затем и полного прекращения эксплуатации Ту-144 с пассажирами.

В восьмидесятые годы часть из построенных самолетов Ту-144 продолжали использовать в качестве летающих лабораторий для проведения различных испытательных программ по созданию новых сверхзвуковых тяжелых самолетов, в том числе и по программам дальнейшего развития СПС. Они использовались также для исследования верхних слоев атмосферы, озонового слоя планеты, звукового удара, воздействия теплового поля на различные конструкционные материалы, изучения аэродинамики, проверки летных характеристик, исследования ламинаризации пограничного слоя, аномальных явлений в атмосфере.

В июле 1983 года на одном из Ту-144Д экипаж во главе с летчиком-испытателем Агаповым установили 13 мировых рекордов скорости и высоты полета с грузом от 5 до 30т.