В 1971 году появилась новая модификация Ту-22М1, обладавшая увеличенной до 1660 км/час скоростью и большей дальностью полета — 5000 км. В качестве ударного вооружения они использовали крылатые ракеты Х-22, как оборонительное — две 23-мм автоматические пушки. Испытания этой модификации затянулись на четыре года, поэтому в серию пошла другая машина — Ту-22М2, оснащенная двигателями НК-22. Скорость возросла до 1800 км/час, радиус действия увеличился до 2200 км.
Наиболее совершенной моделью был Ту-22МЗ, взлетевший в 1977 году. Он получил новые двигатели НК-25 с увеличенной тягой, а также воздухозаборники измененной формы, со скошенными боковыми кромками, придававшими ему большое сходство с истребителем МиГ-25. В результате максимальная скорость возросла до 2000 км/час при том же радиусе действия.
На Ту-22М радикально изменилась схема аварийной эвакуации экипажа. Если на Ту-22 катапультирование происходило вниз, что не давало шансов на спасение при полете на малых высотах, то с Ту-22М можно было катапультироваться хоть с земли, поскольку действовать новые машины должны были на малых и сверхмалых (50–60 метров) высотах.
Одной из главных задач, для решения которой создавался Ту-22М, являлось нанесение ракетных ударов по авианосным ударным группам американского флота, поэтому значительное количество таких машин поступило в авиацию ВМФ. Их имели на вооружении 2-я гвардейская морская ракетоносная авиационная Севастопольская дивизия имени Токарева (ЧФ), 57-я морская ракетоносная авиационная Смоленская Краснознаменная дивизия (БФ). 5-я морская ракетоносная авиационная Киркенесская Краснознаменная дивизия (СФ).
Главнокомандующий ВМФ СССР адмирал флота С.Г. Горшков (1910–1988) в своем фундаментальном теоретическом труде «Морская мощь государства» следующим образом изложил эволюцию взглядов на боевое применение морской ракетоносной авиации в описываемый период:
«До появления ракет авиация была основным и единственным носителем ядерного оружия, поэтому на нее возлагались разрушение и уничтожение различных важных объектов на суше, а также разгром ударных группировок сил флота в море и в базах, по которым не могли эффективно воздействовать силы и средства других видов вооруженных сил.
С созданием ракет наземного и морского базирования появилась новая возможность доставки ядерных зарядов на большие расстояния… Появившаяся новая возможность эффективного воздействия по неподвижным объектам позволила освободить морскую авиацию от ударов по ним. Это, конечно, не значит, что морская авиация не будет привлекаться для нанесения ударов по береговым стационарным объектам. Для таких ударов современная авиация располагает всем необходимым и, следовательно, может выполнять такие задачи.
Однако в современных условиях такие ее действия следует рассматривать не как правило, а, скорее, как исключение, ибо задачи, которые предполагалось решать авиацией в недалеком прошлом, в настоящее время изменились. Теперь она может направить свои основные усилия против ударных соединений надводных кораблей, подводных лодок и транспортов, в том числе с войсками и грузами, находящихся на переходе ив портах, а также уничтожать самые разнообразные подвижные, высокоманевренные, малоразмерные объекты в море».
И морская авиация направила все свои усилия против надводных кораблей НАТО, особенно авианосцев. Во время учений Тихоокеанского флота осенью 1982 года ракетоносцы Ту-22М произвели демонстративную «атаку» двух американских авианосцев. Ранним утром 1 октября 1982 года «Бэкфайры», пройдя около 200 км со своих баз, приблизились к авианосной ударной группе, успешно инсценировав ракетную атаку, что американцам весьма не понравилось. Этот инцидент вызвал шумный отклик в мировых средствах массовой информации. С той поры подобные «атаки» стали происходить регулярно: янки должны были постоянно чувствовать себя на прицеле, чтобы жизнь малиной не казалась!
В дальней авиации бомбардировщики Ту-22М состояли на вооружении всего лишь двух дивизий: 13-й гвардейской тяжелой бомбардировочной Днепропетровско-Будапештской авиадивизии (46-я воздушная армия, Полтава) и 326-й тяжелой бомбардировочной Тернопольской авиадивизии (46-я воздушная армия; Тарту).