В начале войны специализированных самолетов для воздушной разведки с достаточно высокими характеристиками и оборудованием не было. Для этой цели приспосабливали устаревшие и не отвечавшие требованиям разведки СБ. С повлением серийных Ту-2 встал вопрос о создании его разведывательного варианта. Весной 1942 года ОКБ впервые приступило к такой разработке. Помимо размещения фотоаппаратуры разрабатывалось новое аэронавигационное оборудование, автоматика для управления различными АФА и многое другое. Машина должна была вести разведку целей на оперативной глубине фронта и стратегическую разведку в интересах Главного командования. Для увеличения дальности полета до 2500км в бомбовом отсеке подвешивался дополнительный бензобак. Из оборонительного вооружения на самолете остался один 12.7-мм пулемет УБС.

Поскольку в первую очередь фронту требовались все-таки бомбардировщики, работы по разведчику продвигались медленно. Только в декабре 1942 года завод передал ВВС три из пяти заказанных разведчиков Ту-2Р. После ряда доработок самолет оборудованный фотоаппаратурой, дополнительными и подвесными топливными баками в 1944 году успешно прошел войсковые испытания и был рекомендован для серийного производства.

Все требования военных, предъявленные в декабре 1944 года, были учтены. На новом варианте разведчика в бомбоотсеке на неподвижной раме установили фотоаппарат АФА-ЗЗс/20. Качающаяся универсальная установка АКА-ФАУ-156, размещенная в фюзеляже, позволяла в зависимости от задания устанавливать один из фотоаппаратов АФА-ЗЗс/100 на двух или трехмаршрутное фотографирование. В кабине радиста находился ночной фотоаппарат НАФА-Зс. Для ночного фотографирования в бомбоотсеке устанавливалась кассета ПКД-2 для девяти осветительных бомб.

Государственные испытания в декабре 1946 - апреле 1947 года самолет выдержал и был принят на вооружение под обозначением Ту-6. Он стал первым в СССР фоторазведчиком, строившимся серийно.

В 1947 года ОКБ проводило предварительную проработку переоборудования дальнего бомбардировщика Ту-8 в вариант фоторазведчика. Этот вариант получил обозначение Ту-28. При этом конструкция пятиместного самолета не менялась. Предусматривалась замена вооружения, установка фотооборудования последних моделей и дополнительного бензобака в бомбоотсеке. Проект реализован не был.