Испытания успешно продолжались вплоть до 11 мая 1953 года, когда при проведении семнадцатого испытательного полета на самолете в результате разрушения редуктора третьего двигателя произошел пожар, закончившийся катастрофой. Опытный образец бомбардировщика упал вблизи города Ногинска, немного не долетев до аэродрома. Из одиннадцати человек, находившихся на борту, спастись смогли семеро. Погибли командир корабля, бортинженер, штурман и специалист по виброиспытаниям.
Почти два года продолжалась подготовка и доводка второго экземпляра самолета, на который были установлены новые, более совершенные двигатели ТВ-12, позднее переименованные в честь конструктора Кузнецова в НК-12. Эти двигатели встали на крыло Ту-95 более чем на полвека.
Опытный образец «95-2» совершил свой первый полет 16 февраля 1955 года, пилотируемый экипажем выдающегося летчика-испытателя, за испытания Ту-95 удостоенного звания Героя Советского Союза М. А. Нюхтикова. Летные испытания продолжались вплоть до 20 января 1956 года. За этот неполный год «95-2» совершил 68 испытательных полетов (общий налет — 168 часов).
В 1956 году Ту-95 начал поступать в части Дальней авиации (во вновь сформированный 409-й ТБАП на аэродроме Узин на Украине). В 1957 году самолет был модернизирован и в варианте Ту-95М принят на вооружение. До 1958 года Куйбышевский авиазавод построил 50 бомбардировщиков Ту-95 и Ту-95М (часть из них — в вариантах носителей ядерного оружия Ту-95А и Ту-95МА), после чего перешел на выпуск модификации Ту-95К и Ту-95КМ (ракетоносцы). Ту-95 послужил основой для разработки таких самолетов, как разведчик-целеуказатель Ту-95РЦ, дальний противолодочный самолет Ту-142, пассажирский лайнер Ту-114, самолет РЛДН Ту-126. В середине 1960-х выпуск Ту-95К был прекращен.
В конце 1970-х на базе дальнего противолодочного самолета Ту-142М был создан новый самолет, получивший название Ту-95МС — носитель «умного» комплекса крылатых ракет большой дальности. В 1981 году он запущен в серийное производство на Куйбышевском авиазаводе. В 1982–1983 годах Ту-95МС начали поступать в 1023-й ТБАП (Семипалатинск), заменяя старые Ту-95М. К началу 1990-х из них было полностью сформировано четыре полка стратегических бомбардировщиков в составе 37-й ВА ВГК (СН) [69].
В ОКБ Туполева работали несколько поколений, десятки летчиков-испытателей. Среди этих летчиков 26 заслуженных летчиков-испытателей СССР, полтора десятка Героев Советского Союза и советский летчик номер один M. M. Громов. С ними, одаренными и отважными людьми, ради поставленной цели отдающими все и рискующими жизнью, А. Н. Туполева связывали теплые, порой дружеские отношения. Но, наверное, самым душевно близким среди них был летчик-испытатель Алексей Дмитриевич Перелет, погибший при испытаниях первого Ту-95. Майор Перелет так и не стал заслуженным летчиком-испытателем СССР — это звание появилось после его гибели в 1958 году, но, по представлению А. Н. Туполева, посмертно был удостоен звания Героя Советского Союза и лауреата Ленинской премии.
Родился Алексей Дмитриевич Перелет 14 января 1914 года в селе Вороньки Полтавской области в семье крестьянина. Окончил шесть классов и школу ФЗУ паровозоремонтного завода в Харькове, затем в 1937 году — Балашовскую школу пилотов ГВФ. Работал там летчиком-инструктором. С 1941 года — летчик-инструктор в Омске. В годы войны испытывал выпускаемые Омским авиационным заводом Ту-2. С 1943 года на летно-испытательной работе в ОКБ А. Н. Туполева. Принимал участие в испытаниях Ту-4, Ту-10, Ту-16, «77» и «82» машин, Ту-85 и Ту-95.
Этот выдающийся летчик погиб 11 мая 1953 года в испытательном полете на Ту-95/1.
Вот как об этом дне через 40 лет вспоминал старший военный представитель ВВС на заводе № 156 инженер-подполковник С. Д. Агавельян: «11 мая 1953 года проводился очередной, 17-й испытательный полет, который закончился катастрофой. Самолет с полной заправкой вылетел в район г. Ногинска. На аэродроме в этот день находился сам А. Н. Туполев. Все шло нормально, с опытным самолетом поддерживалась постоянная радиосвязь, и вдруг в динамиках раздался сдержанный и, может быть, излишне спокойный голос А. Д. Перелета: „Нахожусь в районе Ногинска. Пожар третьего двигателя. Освободите посадочную полосу. Буду садиться прямо с маршрута“. Две-три минуты ожидания, и снова голос Перелета: „С пожаром справиться не удалось, он разрастается, горят мотогондолы, шасси. До вас осталось километров сорок“. И затем, через какое-то время: „Двигатель оторвался. Горит крыло и гондола шасси. Дал команду экипажу покинуть самолет. Следите…“ — И все, только потрескивание и шумы в динамиках. Связь прервалась».