Dès 1962, le bureau d'études Toupolev a envisagé de doter le Tu-22 d'une voilure à géométrie variable. En fait, le Tu-22M a été un appareil entièrement nouveau, ses réacteurs Kuznetsov NK-144-22 de 20 000 kgp étant plaqués au fuselage. Neuf prototypes appelés Tu-22M-0, ont été fabriqués, le premier ayant volé le 30 août 1969. Découvert par satellite en juillet 1970, ce modèle a été rebaptisé Backfire-A par l'OTAN. Une présérie de 10 exemplaires, appelés Tu-22M-1, peu modifiés, a suivi. Ces appareils ont été testés durant quatre ans par l'aviation et la marine soviétique. La première version de série a été le Tu-22M-2 (Backfire-B) bénéficiant d'un APU, d'un parachute de queue et d'une électronique modernisée. 211 exemplaires ont été fabriqués. Le 20 juin 1977 a volé le Tu-22M-3 (Backfire-C) doté de réacteurs Kuznetsov NK-25 de 19 600 kgp à sec et 25 000 kgp avec PC (post-combustion) et d'entrées d'air inclinées. 268 exemplaires ont été produits. En outre ont volé trois prototypes Tu-22MP de guerre électronique et 12 Tu-22M-3 ont été modifiés en Tu-22MR de reconnaissance.