В 1975 году была предпринята попытка резко увеличить рентабельность самолета. Для этого в соответствии с январским 1975 года приказом МАП предписывалось разработать проект Ту-134Д. Изменения коснулись, прежде всего, крыла, носовая (предкрылки) и хвостовая части которого подверглись существенной доработке. Разработали новые элероны и двухщелевые закрылки. Данные мероприятия позволяли существенно увеличить аэродинамическое качество планера, что напрямую связано с его рентабельностью.
Тогда же удлинили фюзеляж за счет двух вставок (2,25 м перед и 1,5 м — за крылом), увеличили на 400 мм высоту фюзеляжа, убрали передний багажник под пол, перекомпоновали оборудование. Это позволяло довести число пассажиров до 114 человек.
Изменениям подверглось шасси и силовая установка. Взлетная тяга двигателей Д-ЗОА возросла до 8400 кгс. Казалось, машина обещала многое, но в 1978 году все работы в этом направлении прекратили. Причиной всему стало создание Як-42, которому, по свидетельству Л.Л. Селякова, Туполев дал «зеленый свет».
Последней попыткой улучшить экономические показатели Ту-134А было предложение об оснащении его двигателями Д-436Т1. Это позволяло увеличить дальность полета на 750-1000 км в зависимости от коммерческой нагрузки или уменьшить расход топлива при полете на расстояние 1200–2000 км на 17–20 процентов (800-1500 кг). В этой конфигурации самолет должен был удовлетворять нормам ИКАО (главы 3 Приложения 6) по шуму и эмиссии, при этом потребная длина ВПП сокращалась на 250–350 м.
На базе обновленной машины предполагалась разработка административного варианта с дальностью полета 5000 км, а при установке дополнительных топливных баков — до 6000 км. Переоборудование самолетов предполагалось осуществлять на Минском авиаремонтном заводе. Но отсутствие средств в начале 1990-х годов не позволило реализовать задумку.
Первые два серийных Ту-134 (СССР — 65609 и 65610), построенные в 1966 году, передали в Летно-исследовательский институт (ЛИИ). Два года спустя второй из них поступил в Центральное управление международных воздушных сообщений (ЦУМВС) для эксплуатации на международных линиях, а затем — в Школу высшей летной подготовки (ШВЛП) гражданской авиации в Ульяновске. Ту-134 (СССР — 65609) из ЛИИ попал в Горьковское авиапредприятие и был снят с эксплуатации в начале 1980-х.
Первый же полет самолета Ту-134 с пассажирами на борту состоялся в сентябре 1967 года по маршруту Москва — Адлер. С лета 1969 года Ту-134 появились на трассах, соединявших Москву с Ленинградом и Киевом. Постепенно, по мере ввода в строй бетонированных взлетно-посадочных полос в аэропортах областных центров география применения Ту-134 на внутренних линиях расширялась, и к середине 1980-х он стал основным пассажирским воздушным судном.
Полеты и эксплуатация Ту-134А в гражданской авиации СССР начались в ноябре 1970 г. С 16 сентября 1971 года в аэропорту Спилве (Латвийское управление Гражданской Авиации ЛаУГА) началась эксплуатация первых двух Ту-134 (СССР — 65665 и 65730). В 1980-е годы эти машины передали в другие управления ГА Советского Союза.
На 1 января 1972 года Аэрофлот располагал 85 машинами Ту-134 и Ту-134А. В Советском Союзе они летали на регулярных линиях, связывавших Москву с Баку, Ереваном, Киевом, Кишеневом, Краснодаром, Ленинградом, Омском, Ригой и Сочи.
В мае 1972 года произошло событие, оказавшее существенное влияние на обновление парка Аэрофлота. В тот день под Харьковом потерпел катастрофу широкофюзеляжный авиалайнер Ан-10А, унесший жизни 116 человек. На счету этого «Ана», выпущенного в 104 экземплярах, и до этого не все было «гладко». Майская 1972 года трагедия поставила точку в «биографии» 130-местного Ан-10. Полеты около 40 пассажирских самолетов (остальные эксплуатировались в грузовом варианте и в Министерстве обороны) в Аэрофлоте сразу прекратили. Но что делать с пассажирами в региональных аэропортах, имевших зачастую грунтовые ВПП? На чем их перевозить?
К тому времени советский авиапром освоил выпуск Ан-24, Ил-18, Ту-134 и Ту-154, из них лишь самолет O.K. Антонова мог эксплуатироваться с грунта. Для Ту-134 и Ту-154 требовались полосы с искусственным покрытием, да и этих самолетов огромной стране не хватало, поскольку в первую очередь думали о друзьях по социалистическому лагерю Но и это не все: Ан-24 вмещал в три раза, а Ил-18 и Ту-134 — почти в два раза меньше пассажиров, чем Ан-10. Так, что потребность в самолетах способных эксплуатироваться с грунтовых аэродромов возросла, как минимум в два раза. Так резко увеличить производство Ан-24 не представлялось возможным. Выход был один — срочная реконструкция существующих аэропортов.