С самого начала проектирования основным вооружением Ту-22М предполагалось сделать крылатые ракеты Х-22, сначала одна, позже три. Несмотря на марку Ту-22М, указывавшую на то, что этот самолёт якобы всего лишь модификация уже существующей машины, он не имел ничего общего со сверхзвуковым бомбардировщиком Ту-22, состоявшим на вооружении советской дальней авиации. Видимо, отечественные любители секретов сделали это специально. Если коварный враг узнает о создании новой машины, то подумает, что она не представляет особого интереса. Однако враг оказался настолько коварным и подлым, что обмануть его не удалось. Более того, на Западе Ту-22М часто именовали Ту-26, до такой степени там не верили в его родство с Ту-22.
Дальность полёта крылатой ракеты Х-22 со скоростью ЗМ достигала 400 км. Снаряд массой почти шесть тонн и длиной более 11-и метров нёс ядерную боеголовку и наводился на цель посредством активной либо пассивной радиолокационной головки самонаведения.
«Подарок» для американских авианосцев — крылатая ракета Х-22 с ядерной боеголовкой. Для поражения одной АУГ планировалось использовать не менее 8 таких ракет
Первый самолёт Ту-22МО поднялся в воздух 30 августа 1969 года, а первые две машины поступили в учебный центр дальней авиации в феврале 1973 года. Оснащённые двумя двигателями НК-144-22 (их ставили также на сверхзвуковой пассажирский самолёт Ту-144), эти бомбардировщики развивали скорость до 1530 км/час и могли летать на 4140 км. Вооружение они не получили.
В 1971 году появилась новая модификация Ту-22М1, обладавшая увеличенной до 1660 км/час скоростью и большей дальностью полёта — 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, оснащённая 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.
Наиболее совершенной модификацией «Бэкфайра» стал Ту-22М3, поднявшийся в воздух в 1977 году
На Ту-22М радикально изменилась схема аварийной эвакуации экипажа. Если на Ту-22 катапультирование происходило вниз, что не давало шансов на спасение при полёте 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 Краснознамённая дивизия (БФ). 5-я морская ракетоносная авиационная Киркенесская Краснознамённая дивизия (СФ).
Ту-22М3 морской авиации готовились топить американские авианосцы
Главнокомандующий ВМФ СССР адмирал флота С. Г. Горшков (1910—1988) в своём 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 неё 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 вооружённых 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.