С самого начала проектирования самолета Ту-16 предполагалось его использование в интересах ВМФ. На торпедоносцы Ту-16Т была доработана система вооружения, у штурмана установили дополнительные пульты управления. Для обнаружения целей использовался радиоэлектронный прицел РБП-4. Самолеты могли нести авиацонные мины и торпеды. Морская авиация Балтфлота начала получать торпедоносцы Ту-16Т летом 1956 года. Затем они поступили на Черноморский и Северный флот. Всего в минно-торпедный вариант было доработано 76 самолетов.

При скоростях и высотах полета реактивного самолета вероятность поражения цели торпедой была невысокой. В качестве торпедоносцев самолеты прослужили всего три года. Окончательно интерес к ним угас с появлением ракетоносцев. Зато с задачей постановки минных заграждений Ту-16 справлялись хорошо. Под минное вооружение могли дорабатываться самолеты-разведчики и постановщики помех.

В связи с неспособностью надводных кораблей своевременно обнаруживать ракетные подводные лодки возникла необходимость создания специальных противолодочных самолетов. В то же время в 1960 году началось масштабное сокращение авиации СССР. Морская авиация оказалась в сложном положении: самолеты Ил-28 и Ту-14 уничтожались, летный состав увольняли в запас. Началось сокращение истребительной авиации, ликвидировали штурмовые самолеты, минно-торпедные полки в 1961 году переименовали в морские ракетоносные.

Ставшие ненужными самолеты-торпедоносцы Ту-16Т было решено приспособить для решения противолодочных задач: установили на них навигационный прибор АНП-1, кассеты для противолодочных бомб ПЛАБ-МК. На самолеты подвешивалось до 40 буев РГБ-Н.

В качестве средств первоначального поиска использовались радиогидроакустические буи, выставленные в шахматном порядке по всему району, и автоматический приемник радиосигналов СПАРУ-55. Ударные самолеты дежурили в зоне ожидания до получения команды на проведение бомбометания по подводным лодкам. В апреле 1966 года торпедное вооружение самолетов Ту-16ПЛ доработали под противолодочные торпеды АТ-1 с акустической системой самонаведения.

Использование самолетов Ту-16 в качестве противолодочных явилось мерой вынужденной, если учесть, что их часовой расход топлива на малых высотах достигал 6,8 тонн. Тем не менее следует отметить безусловную заслугу экипажей этих самолетов в вопросах развития тактики борьбы с подлодками. В 1969 году им на смену пришли самолеты Бе-12 и Ил-38.