Плотная компоновка самолета заставила отказаться от привычного устройства кабины и разместить членов экипажа попарно (двух пилотов в передней кабине, штурмана-навигатора и штурмана-оператора систем вооружения в задней), с доступом через индивидуальные люки сверху. Тем не менее, с учетом пожеланий летчиков (на Ту-22 они жаловались на тесноту и неудобство рабочих мест), кабины были выполнены достаточно просторными, а остекление обеспечивало отличный 'обзор. Любопытно, что на макетной стадии площадь остекления пришлось даже несколько уменьшить – для нормальной работы с экранами индикаторов требовался эффект "темной комнаты". Для спасения летчиков при аварийном покидании самолета туполевцами были разработаны катапультные кресла КТ-1, обеспечивающие покидание самолета с нулевой высоты до практического потолка при минимальной скорости 130 км/ч (система спасения Ту-22 была бесполезна на высотах менее 250 м).
"Модернизация" Ту-22 зашла так далеко, что в конструкции самолета использовались лишь передняя стойка шасси и створки бомбоотсека предшественника.
Дебют
К началу 1969 г. первый опытный Tv-22M был построен и доставлен на аэродром ЛИИ для испытаний. В сборочном цеху уже находился второй самолет, третья машина предназначалась для статических испытаний. Первый полет Tv-22M состоялся летом 1969 г. В воздух опытные машины поднимали заслуженные летчики-испытатели Б. Веремей, В. Борисов, А. Бессонов. Новизна самолета и большой объем необходимых испытательно-доводочных работ привели к решению – для их ускорения, помимо двух построенных самолетов, вывести на войсковые испытания опытную серию из 10-ти бомбардировщиков (обычно для больших самолетов опытная серия ограничивалась 5-ю машинами).
Одновременно на авиазаводе №22 в Казани (давней туполевской "вотчине") разворачивалась подготовка к серийному производству нового бомбардировщика – "изделия 45-02". Для налаживания производства в Казань отбыла группа конструкторов ОКБ. Серийные самолеты имели ряд отличий от прототипов. Форкиль, который то и дело "вело" на больших скоростях полета, был разделен по длине на три части для компенсации деформаций. Обтекатели узлов крепления шасси были уменьшены, а в ходе производства отказались и от раздвижной пары колес. Сняли контейнер тормозного парашюта вместе с гаком, практичность которого на машине весом более 100 тонн после испытаний была сочтена сомнительной. Место контейнера в основании киля заняла универсальная кормовая установка УКУ-9К-502 с двумя пушками ГШ-23, предназначенная для защиты самолета от атак сзади. Тормозной парашют перенесен в специальный отсек хвостовой части фюзеляжа. Доработанный бомбардировщик получил в серии наименование Ту-22М2.