В 1962 году на вооружение ВВС СССР стал поступать первый серийный сверхзвуковой бомбардировщик средней дальности Ту-22, предназначенный для нанесения ракетных и бомбовых ударов по стационарным, морским и ограниченно подвижным целям.

Разработка самолета "105" официально началась в июле 1954 года. Компоновка самолета уникальная, нигде и никем больше не применялась. Конструкторы для снижения лобового сопротивления и улучшения взлетно-посадочных характеристик применили "чистое" крыло, в утолщенном центроплане которого разместили ниши уборки шасси. Экипаж сократили до трех человек, поместив их в кабинах с индивидуальным бронированием на креслах, катапультирующихся вниз. Ставка на двигатели ВД-7М впоследствии негативно отразилась на судьбе самолета. Их длительная доводка существенно задержала постройку опытного образца бомбардировщика, а позднее эти недоведенные ТРД стали причиной многих аварий и катастроф.

Параллельно с машиной "105" разрабатывался самолет "106" с перспективными двигателями АМ-15 и более высокими летными характеристиками. Но запланированные для него двигатели, также как и ВД-9, так и остались на бумаге.

Опытный Ту-105 совершил первый полет в июне 1958 года. Полеты выявили явное несоответствие полученных летных характеристик заданным. Переработанный проект "105А" был рассчитан на доставку к цели крылатых ракет типа К-10С, а затем Х-22. Чтобы снизить лобовое сопротивление, требовалось спрятать ракету в бомбовый отсек, который переделали, изменив схему уборки шасси. Теперь основные опоры укладывались в гондолы на крыле по типу Ту-16. Это привело к уменьшению площади закрылков и ухудшению взлетно-посадочных характеристик. Одновременно отказались от носовой пушки и вращающейся башни. Вместо двуствольной кормовой установки появилась одноствольная ДК-20 с пушкой Р-23. Дистанционное наведение оружия на цель осуществлялось с помощью радиолокационного и телевизионного прицелов. Применив правило площадей, конструкторы изменили обводы фюзеляжа и добились снижения лобового сопротивления.

Первый испытательный полет cамолет "105А" совершил в сентябре 1959 года. Летные испытания оказались столь многообещающими, что еще до их полного завершения началась подготовка к его серийному производству. В декабре 1959 года прототип попал в катастрофу из-за флаттера управляющих поверхностей, но несмотря на это уже в сентябре 1960 года состоялся полет первого серийного Ту-22. Существенным отличием серийных самолетов от опытных образцов стало цельноповоротное горизонтальное оперение.

Самолет может нести одну сверхзвуковую ракету "воздух-земля" Х-22 или до 13т бомб. Помимо основного бомбоотсека в центроплане Ту-22 имеет два отсека для подвески бомб небольшого калибра в крыльевых гондолах-обтекателях основного шасси. Бомбардировщик оснащался совершенным для своего времени бортовым электронным оборудованием. Ту-22 оснащался катапультируемыми креслами, которые для посадки экипажа опускались вниз. На Ту-22 более поздних выпусков устанавливалась система дозаправки в воздухе.

Ту-22 обычно дозаправлялся в воздухе от танкера Ту-16З на высоте от 5000 до 8000м на скорости 600км/ч. Дозаправка Ту-22 в воздухе была очень сложна и иногда казалась практически невозможной. Отмечены случаи, когда малоподготовленные экипажи пролетали около 450км вместе с танкером, прежде чем попадали штангой в конус.

Ту-22, в отличие от своего предшественника Ту-16, имел только одного пилота, для уменьшения миделя самолета. Это обстоятельство ухудшалось заметно тяжелым управлением самолета. Эргономика кабин экипажа была очень низкой. Кресло пилота было расположено чуть слева от центра для улучшения обзора, закрываемого в центре перекладиной фонаря остекления. Но когда пилот компенсировал боковой ветер слева, рама закрывала ему обзор ВПП.

Разработка ракетоносного варианта Ту-22 была абсолютно необходима для его выживания в кремлевских кабинетах, так же как и его выживание в борьбе с новыми средствами ПВО. Кроме того, Ту-22 мог наносить удары по авианосным группировкам ВМФ США, а для этой задачи баллистические ракеты были непригодны. В результате Ту-22К был обозначен как "ракетоносец" и слово "бомбардировщик" на многие годы исчезло из словаря советских ВВС.

Ту-22К был самой поздней модификацией Ту-22. Он был оснащен системой оружия К-22, в состав которой входила новая сверхзвуковая ракета с большой дальностью Х-22. Задержки с вводом Ту-22К в серию были связаны с самой ракетой и с ее интеграцией с самолетом-носителем. Ту-22 не был специально спроектирован как носитель такой большой ракеты и даже когда он нес ее полуутопленной в бомбоотсеке, это заметно ухудшало его летные характеристики. Испытания осложнялись множеством проблем, включая деформацию фюзеляжа из-за напряжений конструкции, утечку топлива, пожары на борту. Государственная комиссия, контролирующая летные испытания Ту-22К, решила прекратить их, признав неудачными, но Туполев, используя свое политическое влияние, добился их продолжения.

Ту-22К был официально принят на вооружение в 1967 году, через два года после того, как были начаты его поставки в войска. Комбинация самолет + ракета обещала быть рискованной в эксплуатации из-за нерешенности ряда проблем с самолетом-носителем Ту-22 и ненадежностью радара ПН. Освоение Ту-22 шло довольно тяжело и нередко сопровождалось высокой аварийностью и выявлением различных нежелательных эффектов. Большая скорость, сложность взлета и посадки, ограниченность обзора из кабин были весьма непривычны для экипажей. До 1975 года в авариях было потеряно около 70 самолетов - 20% общего производства, с очень высоким уровнем потерь личного состава. Особенно непопулярным Ту-22 выглядел по сравнению с послушным и надежным Ту-16.

Несмотря на эстетически красивый дизайн, Ту-22 был одним из самых непопулярных самолетов своего поколения и вызывал страх у экипажей. Летчики считали его "нелетающим" самолетом. Это усугублялось тем, что ракетоносец Ту-22К преждевременно "протолкнули" в серию, получив в результате высокий уровень аварийности. Это также было вызвано врожденными конструкционными недостатками самолета, которые затрудняли его применение и усложняли полеты на нем, а также приводили к необходимости непрерывных доработок и модификаций. Кроме того, катапультируемые вниз кресла К-22, использовавшиеся на самолете, делали невозможным катапультирование на взлетно-посадочных режимах. Такая неудачная конструкция делала рискованной посадку Ту-22.

Особенно непопулярна у наземных команд была ракета Х-22 из-за ее высокотоксичного окислителя. Пары окислителя были настолько ядовиты, что техники должны были надевать ОЗК (общевойсковой защитный комплект) и противогазы при подвеске ракеты. Одной из немногих приятных особенностей Ту-22 было то, что в него заправляли 450л спирта для различных гидравлических и антиобледенительных систем. Поэтому у Ту-22 экипажей было еще одно прозвище - "сверхзвуковой спиртоносец".

В начале девяностых годов Ту-22 начали выводить из боевого состава. Сам Андрей Николаевич Туполев относился к Ту-22 как к своему "самому неудачному творению". Хотя Ту-22 был предназначен для замены Ту-16 при нанесении ударов на континенте, эта задача так и не была ему поручена. В своей основной боевой роли, как носитель ракеты большой дальности, он был хуже, чем Ту-16, который мог нести две ракеты Х-22 против одной Ту-22, имел большую дальность и был более надежен. Ту-16 оставался в строю много лет, гораздо больше запланированного срока, как частичное решение проблемы Ту-22. В последние годы службы, основная роль Ту-22 была дальняя разведка, с которой он хорошо справлялся после решения в середине семидесятых его основных "детских болезней".

Первыми из иностранцев в начале семидесятых годов осваивали Ту-22 иракские экипажи, затем начались поставки в Ливию. После завершения серийного производства за границу стали отправлять Ту-22 из строевых частей, выбирая самолеты получше. Эти машины пользовались спросом и иностранные экипажи для них готовились как минимум до середины восмидесятых годов.