Первой модификацией самолета, предназначенного для вооруженных сил, стал учебно-штурманский Ту-134Ш. Это самолет, задуманный как многоцелевой и предназначавшийся для замены Ту-124Ш-1 и Ту- 124Ш-2, строился также в двух вариантах: Ту-134Ш-1 с РЛС «Рубин» (для подготовки штурманов дальней и морской авиации) и Ту-134Ш-2 с РЛС «Инициатива-2» — для подготовки штурманов фронтовой авиации, в частности, для самолетов Як-28И.
Учебную машину разработали на базе Ту-134А В пассажирском салоне оборудовали 12 мест для курсантов. Ту-134Ш-1 и по сей день используется не только для группового обучения самолетовождению и практическому бомбометанию в простых и сложных метеоусловиях, днем и ночью, применительно к самолетам Ту-22МЗ, но и для решения транспортных задач.
Внешне Ту-134Ш отличается от пассажирских более крупным обтекателем РЛС, многозамковыми балочными держателями 3-й весовой группы под центропланом крыла (типовой вариант нагрузки для учебного бомбометания — восемь бомб ПБ-50-75 или ПБ-120), а также астросекстантами БЦ-63 на верхней части фюзеляжа. Оба учебных варианта строились серийно с 1970-го по 1980-й годы. Харьковчане утверждают, что построили 90 машин, поступивших в Ворошиловградское и Челябинское штурманские училища ВВС. Сегодня их можно встретить не только в училищах, но и в строевых частях.
По крайней мере, один Ту-134Ш (№ 76) находится в музее дальней авиации в Энгельсе.
Эксплуатация бомбардировщика и ракетоносца Ту-22МЗ связана с большими затратами не только горючего, но и ресурса самолета. Кроме этого, для подготовки машины к полету необходимо привлекать огромное число различных специалистов. Как следует из статьи в газете «Красная звезда», для обслуживания этого самолета требуется 51 человек на час полета, а о стоимости израсходованного горючего и говорить не приходится. Поэтому для сокращения эксплуатационных расходов, обучения и поддержания навыков военных летчиков, сохранения ресурса боевых машин на базе пассажирского лайнера Ту-134Б был создан учебно-боевой Ту-134УБ-Л с двигателями Д-30 II серии. Сыграл свою роль в появлении этой машины и договор об ограничении стратегических вооружений ОСВ-2, под который подпадали Ту-22М. Из-за этого, как и на бомбардировщике Ту-22М-3, предусмотрели, но отказались от размещения на учебной машине оборудования дозаправки топливом в полете.
Для имитации обзора из кабины пилотов Ту-22МЗ на Ту-134 удлинили носовую часть фюзеляжа, за что впоследствии самолет получил прозвище «Кристина». Кабина экипажа размещена от шпангоута № 2 до шпангоута № 15. За ней до шпангоута № 45 расположен пустой «салон».
Под радиопрозрачным носовым обтекателем сохранили радиолокатор обзора земной поверхности РОЗ-1 гражданского авиалайнера. Учебно-боевой самолет комплектовался также оптоэлектронным прицельным и навигационным оборудованием, как на бомбардировщиках, состоявших на вооружении дальней авиации.
Кроме этого в состав оборудования Ту-134УБ-Л входят кислородные приборы КП-24М с масками КМ- 32АГ и КП-19 с дымозащитными масками ЛП-2, переговорное устройство СПУ-7, ответчик СО-72М, радиотехническая система ближней навигации РСБН-ПКВ, навигационный курсовой прибор НКП-4, пилотажный прибор НПК-4, радиостанция Р-832М, автоматическая бортовая система управления АБСУ-134 и др.
Усилили не только планер, но и шасси, поскольку за штурвалами учебных машин сидели начинающие и малоопытные пилоты. Посадочный вес как и у авиалайнера ограничили 43 000 кг, а при пяти последовательных посадках с интервалом 15 минут — 38 000 кг. Ввели дополнительную антикоррозионную защиту фюзеляжа.
В ходе серийного производства несколько раз дорабатывали (видимо, усиливали) крыло, внешне это отразилось на раскрое его обшивки.
Экипаж Ту-134УБ-Л состоит из четырех-пяти человек. Борттехник располагается между пилотами, а его складывающееся кресло смещено немного назад. Рабочее место штурмана размещено в «салоне». При необходимости экипаж может быть увеличен до пяти человек. Там же располагались два столика с СПУ-7 для курсантов. С 1997 года на некоторых машинах кабину летчиков отделили от штурмана жесткой перегородкой, но встречаются самолеты и с ширмой.
Вдоль бортов «салона» имелись поручни для аварийного покидания самолета через хвостовой багажный люк. Кроме этого экипаж мог покинуть самолет с парашютами через переднюю служебную дверь.
