Скоростные фронтовые бомбардировщики СБ и Ту-2 были одними из лучших в своем классе.
На рекордных АНТ-25 экипажи В. П. Чкалова и М. М. Громова выполнили героические перелеты через Северный полюс в США.
АНТ-20 «Максим Горький» в свое время был крупнейшим самолетом в мире.
Появление в составе ВВС СССР бомбардировщиков Ту-4, Ту-16 и Ту-95 во многом обеспечило паритет в «холодной войне».
Коллектив КБ одним из первых в мире освоил теорию и практику сверхзвукового тяжелого отечественного самолетостроения. ВВС получили бомбардировщики Ту-22 и перехватчики Ту-128.
Бомбардировщики Ту-22М и Ту-160 по многим своим конструктивным и технологическим решениям, по комплексу летно-технических характеристик, остаются на самых передовых позициях развития авиационной техники.
Проектирование и передача в серию первых пассажирских реактивных самолетов Ту-104, Ту-114 и Ту-124 позволило сделать обычными пассажирские авиационные перевозки на реактивных самолетах по стране и за рубежом. Ту-154 и Ту-134 до сих пор составляют основу парка большинства авиакомпаний России и СНГ.
Первый в мире сверхзвуковой пассажирский — Ту-144 показал реальность создания самолетов подобного типа. ОАО «Туполев» продолжает работы по сверхзвуковым пассажирским самолетам второго поколения (СПС-2). В частности, по международной программе СПС-2 на летающей лаборатории Ту-144ЛЛ проведен большой цикл летных испытаний, давший много ценного материала для дальнейшего развития этого направления в авиации.
ОАО «Туполев» обладает сложнейшими технологиями в области использования СПГ и жидкого водорода в авиации, создания криогенных авиационных силовых установок и обеспечения их безопасной эксплуатации в полете и на земле.
Особым направлением в деятельности КБ стало создание семейства беспилотных летательных аппаратов различного назначения, которые были в короткие сроки отработаны, освоены в серии и поступили в вооруженные силы.
Одной из основных программ ОАО «Туполев» является программа Ту-204, работы по которой начались еще в 70-е годы XX века. Высокий уровень проработки элементов конструкции, применение перспективных технологий и материалов позволили получить самолет, отвечающий мировым стандартам и способный конкурировать с западными аналогами.
ТУ-204–100 — базовая модель с двигателями ПС-90А, взлетная масса 103 т, дальность полета 5600 км при 210 пассажирах и 7000 км при 160 пассажирах. Сертифицирован в 1996 году, строится серийно на заводе «Авиастар-СП».
Ту-204С — грузовая модификация Ту-204–100 с грузовой дверью. На верхней палубе размещаются 14 стандартных контейнеров или поддонов. Грузоподъемность 27 тонн. Сертифицирован в 1997 году.
Ту-204–120 — базовая модель Ту-204–100 с двигателями Rolls-Royce RB-211-535Е4. Сертифицирована в 1997 году.
ТУ-204–120 C — грузовая модификация Ту-204–120, сертифицирована в1998 году.
ТУ-204–120 CЕ — модификация Ту-204–120 C с «английской» кабиной и обновленным оборудованием. Строится серийно для KHR.
ТУ-214 — развитие Ту-204–100 с двигателями ПС-90А. Взлетная масса 110 т. Производится серийно на КАПО им. С. П. Горбунова. Предполагается выпуск VIP-варианта, грузового Ty-214F с дальностью полета 9000 км, грузового Ту-214С.
ТУ-204–300 — модификация Ту-204–100 с укороченным фюзеляжем на 157 пассажиров в экономическом классе. Дальность полета до 9000 км. Сертифицирован в 2005 году.
ТУ-204–400 — модификация Ту-204–100 с новым комплексом бортового оборудования и экипажем из двух человек.
ТУ-204–500 — модификация с новым «скоростным» крылом, интегрированным цифровым комплексом авионики и управления, новыми двигателями пятого поколения.
ТУ-204–600 — модификация Ту-204–500 с укороченным фюзеляжем, оптимизированная на 150 пассажиров.
Все самолеты семейства Ту-204/214 полностью обеспечивают выполнение самых жестких, как существующих, так и перспективных требований международных организаций по экологическому воздействию на окружающую среду (шум, эмиссия).
За выдающиеся достижения в области самолетостроения создателям семейства самолетов Ту-204/214 присуждена Государственная премия Российской Федерации в области науки и техники за 2003 год.
В конце 80-х годов XX века началось проектирование ближнемагистрального пассажирского самолета Ту-334 для замены Ту-134.