Одновременно с работой над Ту-4 Туполев приступает к 77-му проекту: это конструкция, предназначенная для внедрения реактивных двигателей на большие самолеты. 77-й проект был начат в самом конце войны и базировался на серийном Ту-2, который получил новое обозначение – Ту-12. Вместо двух поршневых моторов на самолет установили пару роллс-ройсовских реактивных двигателей «Нин», каждый из которых развивал тягу 2 270 кгс.
Решение пойти по пути модернизации серийного Ту-2 позволила осуществить постройку Ту-12 всего за два с половиной месяца, хотя, справедливости ради надо сказать, что проектные работы заняли почти два года. Поскольку реактивные двигатели наиболее эффективны на больших высотах (по мнению конструкторов, для Ту-12 это составляло порядка 11 000 м) необходимо было герметизировать кабину пилотов. Кроме того, потребовалось переделать крыло и стабилизатор. Первые полеты Ту-12 в июле 1947 года выявили ряд проблем: более текучий по сравнению с бензином керосин приводил к протечкам, в связи с чем было признано необходимым герметизировать топливную систему. Параллельно велись поиски новых материалов, которые позволили бы улучшить конструкцию.
В результате проект был переименован в 73-й. Испытательные полеты самолета 77-го проекта свидетельствовали о недостатке мощности, и Туполев принимает решение: третий двигатель установить в хвостовой части фюзеляжа (хотя впоследствии такой вариант установки двигателя применялся на многих реактивных самолетах, для 1947 года это было беспрецедентное решение). Был выбран двигатель «Дервент» фирмы «Роллс-Ройс». За первым испытательным полетом 29 декабря 1947 года последовала серия успешных испытаний, в результате которых родился 81-й проект: самолет Ту-14, первый советский серийный бомбардировщик с реактивной тягой. На нем устанавливались два двигателя ВК-1 конструкции Владимира Климова.
Убедившись в отлаженности программ по Ту-4 и Ту-14, Туполев приступает к проектированию стратегического бомбардировщика дальнего радиуса действия. Здесь в полной мере были применены все новые приемы проектирования, рожденные колоссальным опытом работы в военное время. Улучшилось математическое обеспечение проектных работ. Все это позволяло проектировщикам находить оптимальные профили новых самолетов. Туполев останавливает выбор на стреловидном крыле. Экспериментальный образец самолета Ту-82, в котором просматриваются «семейные» черты Ту- 14, впервые поднимается в воздух в марте 1949 года. Получив результаты летных испытаний, Туполев усовершенствует самолет: теперь это машина 88-го проекта с новыми двигателями АМ-3 конструкции Микулина тягой 9 000 кгс. Именно на 88-м проекте Туполев доводит до совершенства методику, известную под названием «правила головастика». Хотя конструкторское бюро Туполева впервые опробовало эту методику еще при создании самолета Ту-2, мировую известность она приобрела как «правило площади», которое сформулировал в 1953 году в США Р.Т.Уиткомб: это методика, позволяющая сочетать форму фюзеляжа и геометрию крыла, оптимальную для околозвуковых скоростей. С учетом достигнутых к концу 40-х – началу 50-х годов показателей тяги и лобового сопротивления, было решено сузить фюзеляж самолета в направлении от центральной части к хвосту, что и давало в итоге туполевский эффект «головастика».