Основная ставка была сделана на совершенствование аэродинамики и, в частности, на применении 'правила площадей'. Проектирование второго опытного самолета '105А' началось в КБ в августе 1957 года. В отличие от '105' фюзеляж самолета на участке сопряжения с крылом был обжат в соответствии с 'правилом площадей'. Вновь спроектированное крыло имело привычные Туполеве -кие гондолы шасси, прекрасно вписывавшиеся в требования выполнения 'правила площадей'. По передней кромке у корня ввели небольшой передний наплыв, который улучшал на сверхзвуке характеристики устойчивости. Кормовая установка была переработана под одну пушку Р-23.
17 апреля 1958 года вышло ПСМ СССР № 426-201 по Ту-22 -официальное название самолета ' 105А'. КБ предлагалось на базе опытного самолета '105' спроектировать самолет-бомбардировщик Ту-22 и ракетоносец Ту-22К для АРК К-22 с ракетой класса 'воздух-земля Х-22. Предлагалось вести проектирование под двигатели НК-6 (самолет '106') и ВД-7М. Сборка второй опытной машины началась в январе 1958 года, к лету 1959 года самолет был готов. 15 июля он был передан для летных испытаний в ЖЛИ и ДБ. 7 сентября того же года самолет '105А' совершил первый полет. Экипаж: летчик-испытатель Ю.Т.Алашеев,штурман И.В. Гавриленко, стрелок-радист К.И.Щербаков. Ведущий инженер Ю.Г. Ефимов.
Заводские испытания проходили до декабря 1959 года и не были закончены. На седьмом испытательном полете, 21 декабря 1959 года, самолет 'I05A' терпит катастрофу. Катапультироваться удалось только стрелку-радисту. После катастрофы конструкция самолета была доработана, и испытания были продолжены уже на первых серийных машинах.
Пока шли испытания самолета '105А', в Казани на заводе № 22 развернулось серийное производство самолета Ту-22 (самолет 'Ю' или самолет 'А'). Первым в серию была запущена бомбардировочная модификация Ту-22А. Всего начиная с августа по декабрь 1959 г. завод успел построить 5 серийных самолетов Ту-22А, которые срочно пришлось дорабатывать. Была усилена конструкция самолета, отказались от руля высоты на управляемом стабилизаторе, его концы по условиям возникновения флаттера были срезаны,ввели противофлаттерные грузы на законцов-ках консолей крыла. Для исключения возможности возникновения помпажа мотогондолы двигателей были несколько приподняты над фюзеляжем.
Испытания начались на первых трех доработанных самолетах. Летные экипажи возглавлялись летчиками испытателями А.Д.Калиной (ведущий инженер О.И.Белостоцкий); Н.Н.Харитонов (Л.Г.Гладун); В.Ф.Ковалев (Л.А.Юмашев). Параллельно с испытаниями серийный завод продолжал производство новых самолетов, в том числе и самолетов модификаций Ту-22Р - разведчик, Ту-22К - ракетоносец, Ту-22П - постановщик помех и Ту-22У - учебно-тренировочный самолет. Всего за 1960 г. было выпущено 20 машин типа Ту-22. В июле 1961 года 9 из них прошли над Тушинским аэродромом во время традиционного праздника. Практически все 20 построенных машин приняли участие в испытаниях и доводках, которые продолжались еще несколько лет. Фактически самолет в различных модификациях проходил испытания и подвергался большому комплексу доработок и доводок в течение всего периода серийного производство и поступления в войска. Реально самолет полностью излечился от всех 'детских болезней' только в 70-е годы. Серийное производство Ту-22 продолжалось до декабря 1969 года, завод № 22 построил 311 самолетов. В декабре 1968 года самолеты Ту-22Р, Ту-22К, Ту-22П и Ту-22У принимаются на вооружение. Доводки АРК К-22 были продолжены, и комплекс был принят на вооружение в феврале 1971 года. В ходе серийной постройки и эксплуатации самолет постоянно совершенствовался: двигатели ВД-7М были заменены на более надежные РД-7М2 с большей на 500 кг максимальной тягой, была введена система дозаправки топливом в полете 'Конус', ввели упругую подвеску основных стоек шасси в убранном положении, постоянно дора-баты валос ь п илота ж но- на ви га ционное оборудование и системы вооружения.
Известны следующие модификации и варианты самолета:
- Ту-22А - самолет-бомбардировщик, построено 15 машин;
- Ту-22Р - самолет-разведчик, построено 127 машин;
- Ту-22 К - самолет-ракетоносец, элемент АРК К-22, носитель ракеты Х-22, построено 76 машин;
- Ту-22П - самолет-постановщик помех, построено 47 машин;
- Ту-22У - учебно-тренировочный самолет, построено 46 машин;
- Ту-22РД, Ту-22КД; Ту-22ПД; Ту-22УД - серийные самолеты, оборудованные системой дозаправки топливом в полете, всего с системой дозаправки выпущено 176 машин;
- Ту-22РК и Ту-22РДК - серийные самолеты разведчики с модернизированной системой радиотехнической разведки;
- Ту-22РМ - модернизированный самолет разведчик;
- Ту-22РДМ - самолет-разведчик с новым составом разведывательного оборудования;
- Ту-22Б - вариант Ту-22Р, поставлявшийся в Ирак и Ливию;
- Ту-22КП и Ту-22КПД - самолет ракетоносец, элемент комплекса К-22П, с ракетой с пассивной ГСП Х- 22П;
- Ту-22ТК - проект Ту-22 с тонким крылом и измененной механизацией крыла и двигателями РД- 7МЗ;
- Ту-22ТК (УПС) - проект со сдувом пограничного слоя;
- Ту-22 (ПД) - серийный Ту-22Р с подъемными двигателями РД-36-35, установленными в гондолах шасси;
- Ту-22 2НК-144 - проект установки на Ту-22 двигателей НК-144;
- Ту-22ЛЛ - летающая лаборатория ЛИИ для испытаний радиотехнической аппаратуры разведывательных комплексов.
Первые Ту-22 начали поступать в эксплуатацию в 1962 г., и первыми из строевых летчиков с ними познакомились экипажи 42-й ЦБП и ПЛС дальней авиации в Дягилево близ Рязани. В 1963 г. самолеты начали получать полки 46-ой Воздушной Армии из состава ДА, соединения которой базировались на территории западной части России, на Украине и в Белоруссии. Ту-22Р появились на аэродромах 46-ой Воздушной Армии весной 1963 г, первым их начал получать в апреле 1963 года 203-й ДБАП в Барановичах, а затем 290 ОГДРАП в Зябровке. Одновременно Ту-22? начали получать морские летчики из 15 ДРАП Балтфлота в Чкаловской под Калининградом. В 1965-1966 году Ту-22КД и Ту-22ПД получил 121-й ТБАП в Мачулищах. Затем были перевооружены еще несколько полков в европейской части СССР. К 1967 году экипажи полков, перевооруженных на Ту-22 различных модификаций, успешно освоили новые самолеты. Уже на конец 1967 г. в частях ДА и Авиации ВМФ имелось 202 самолета Ту-22 (145 в ДА и 57 в АВМФ), которые с успехом дополняли авиационные полки, вооруженные Ту-16.
Серийный учебно-тренировочный бомбардировщик Ту-22УД СО снятой штангой дозоправки топливом в полете
В 70-е и 80-е годы количество самолетов Ту-22 поддерживалось на уровне около 200 самолетов. В 80- ые годы количество Ту-22 в частях постепенно сокращалось, к 1991 году в частях оставалось 181 машина. В настоящее время большая часть Ту-22 находиться на балах хранения и утилизации. Украина получила после распада СССР 30 Ту-22КД, 30 Ту-22РД, а также несколько Ту-22У, которые постепенно вылетыва-ют свой ресурс и утилизируются.
В течение своей службы самолеты Ту-22 различных модификаций привлекались для отслеживания и противодействия авианосным группам НАТО. В реальных боевых действиях Ту-22 участвовали в составе Ливийских и Иракских ВВС, где активно использовались в региональных конфликтах в 70-80-е годы. В афганской войне применялись Ту-22ПД, прикрывавшие боевые действия Ту-22МЗ.