Ту-134Ш-1 (борт 10 красный, зав. № 3350303) был радиотехнической ЛЛ СЛ-134Ш (Ту-134Ш-СЛ) и тоже служил для отработки головок самонаведения. Вместо остекления штурманской кабины в нем был установлен конический обтекатель с радиопрозрачной передней частью. Штурманскую кабину заняли испытуемой аппаратурой, поэтому штурмана «переселили» в вестибюль и прорезали у его рабочего места окно с левого борта.
Ту-134Ш-1 (СССР-65562, зав. №2350201) был лабораторией ГосНИИ авиационных систем для отработки электронно-оптических систем наведения ракетного оружия, известной как Ту-134ЛЛ. Позже самолет перепрофилировали в геофизическую и экологическую ЛЛ. Справа в носовой части крепилась испытуемая головка самонаведения. Снизу фюзеляжа под обтекателем находилась телевизионная система Т-2 на поворотной установке, связанный с ней аэрофотоаппарат АФА-БАФ-40, сопряженный с лазерным дальномером ЛДИ-3, и еще 5 фотоаппаратов на двух аэрофотоустановках АФУС-У и трех гиростабилизированных платформах ГУТ-3 и ГУТ-8. Самолет был оснащен и другим оборудованием, в т.ч. инерциальной навигационной системой И-21, системами спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS. В состав экипажа входили до 10 операторов.
Ту-134АК (СССР-65604, №2 (зав. № (93)62561) был переделан НПО «Взлет» в радиотехническую ЛЛ для отработки навигационных систем. В обшивку носа и в киль были врезаны дополнительные антенны. «Взлет» переделал и Ту-134Ш-1 (борт 01 красный, зав. № 63550705) в ЛЛ для отработки системы радиотехнической разведки «Багратион». По бокам фюзеляжа перед крылом ниже окон были установлены накладные панели с излучателями антенн. Вместо штатных бомбодержателей под фюзеляжем на специальной раме крепился контейнер с аппаратурой. В 1993 г. установили второй контейнер.
Ту-134УБЛ (борт 30 красный, зав. N° (33)64845) был радиотехнической ЛЛ неясного назначения в ГК НИИ ВВС. Под носовой и хвостовой частями находились каплеобразные обтекатели на коротких пилонах, в которых располагались излучатели антенн. Над пилотской кабиной крепился оптический датчик.
В 1968 г. Ту-134 (СССР-65601, зав. № 350003) был переделан в ЛЛ для отработки силовой установки Ту-134А.
В середине 1980-х гг. Ту-134А (СССР- 65740, зав. № 2351510) был переделан ЛИИ в лабораторию Ту-134А-1510 для замера загрязнения атмосферы в спутной струе самолета и аэротеплофизических исследований. На нем также испытывали малоразмерные ТРДД для крылатых ракет. Сверху носовой части самолета был установлен датчик тепловизора. Под центропланом крепились контейнер с аппаратурой и испытуемый двигатель. На случай аварийного покидания предусмотрели быстрое выравнивание давления внутри самолета с забортным. В салоне смонтированы ИК-спектрометры и гамма-спектрометр, газоанализаторы для замера содержания углеводородов, озона, окислов азота, углерода и серы. Результаты замеров обрабатывались в реальном времени. В позднем виде самолет был унифицирован по составу аппаратуры с другой ЛЛ – Ми-17ЛИЗА (лаборатория для измерения загрязнения атмосферы).
Работа на Ту-134А-1510 была сопряжена с трудностями. Во-первых, в спутной струе машину дико трясло и норовило перевернуть. К бомбардировщику Су-24 при замерах невозможно было подойти ближе, чем на 700 м – лабораторию отбрасывало в сторону с креном 60', и выровнять ее удавалось только с потерей высоты около 500 м. Во-вторых, капризничало оборудование: на наземных стендах оно работало безукоризненно, а в условиях полета не желало. К концу 1996 г. самолет (к тому времени ставший RA-65740) был снят с эксплуатации.
В 1991 г. Ту-134АК (СССР-65906, зав. № (33)66175) был переделан НПО «Вега-М» в геофизическую ЛЛ ИМАРК (измерительный многочастотный авиационный радиолокационный комплекс). Область ее применения включала поверхностное и подповерхностное сканирование земли, поиск водоносных горизонтов и полезных ископаемых. ЛЛ могла применяться для экологических исследований, ледовой разведки и работы в лесном и сельском хозяйствах.