Во второй половине 40-х годов перед основными авиационными державами мира встал вопрос о создании бомбардировщика, способного нести на борту бомбовую нагрузку, в том числе ядерную, в 8-9 т на дальность 5 000 - 6 000 км, с максимальной скоростью около 1 000 км/ч. В ВВС США предполагалось заменить устаревшие самолеты типа Boeing B-29 Superfortress, а в соединениях дальней авиации СССР - его аналог, Ту-4. Необходимость этого диктовалась возросшей мощью истребительной авиации и постоянным совершенствованием радиолокационных средств обнаружения воздушных целей. В СССР к проектированию нового бомбардировщика приступило в 1948 году ОКБ А.Н. Туполева. Перед конструкторами стояла задача: создать самолет, не уступающий по дальности и грузоподъемности Ту-4, но превосходящий его по скорости в два раза. Для ее решения необходимо было иметь реактивные двигатели с суммарной тягой порядка 15-16 тыс. кгс. Советский серийный ТРД типа ВК-1 имел тягу всего 2 700 кгс, и невольно напрашивался вариант установки шести двигателей либо на пилонах под крылом, либо пакетами в крыльях или на фюзеляже (аналогично немецким проектам конца войны). Но с такой компоновкой вряд ли можно было достичь скорости 1000 км/ч, поэтому требовалось создать совершенно новую силовую установку, а также освоить стреловидное крыло большого удлинения. В 1949 году ОКБ выпустило на испытания экспериментальный самолет "82". Его скорость (930 км/ч) на 20 процентов превышала скорость бомбардировщика Ту-14 ("81") с таким же типом двигателей, но с прямым крылом. В 1950-1951 годах в ОКБ прорабатывались проекты дальних реактивных бомбардировщиков "86" (размах крыльев - 25,5 м, длина фюзеляжа - 24,15 м) и "87", которые по компоновке повторяли самолет "82", но имели значительно большие размеры и массу. На них предполагалось установить два двигателя конструкции А.М. Люлька (ТР-3 с тягой 4 600 кгс) или А.А. Микулина (АМ-ТРД-02 с тягой 4 780 кгс). Скорость каждого бомбардировщика должна была достигать 950-1 000 км/ч, дальность - 4 000 км, а бомбовая нагрузка - от 2 000 до 6 000 кг; взлетная масса - в пределах 30-40 т.

Изыскания по этим двум темам вылились в новый проект с шифром "88". Сложную задачу определения размеров самолета, его аэродинамической и конструктивной компоновки удалось решить путем проведения большого числа параметрических исследований, модельных экспериментов и натурных испытаний. К тому времени под руководством А.А. Микулина был создан ТРД типа АМ-3 с тягой 8750 кгс, доводка которого, осуществлялась с помощью летающих лабораторий Ту-4ЛЛ. Прорабатывался вариант и под четыре двигателя ТР-3Ф с тягой около 5 000 кгс по проекту "90" (два двигателя в корне крыла и два - под крылом). Для самолета создавался новый бомбардировочный радиолокационный прицел РБП-4, являвшийся развитием прицела Рубидий и имевший к тому же синхронную связь с оптическим ОПБ-11р. В конце 1951 года первый опытный экземпляр бомбардировщика "88", получивший название Ту-16, был передан на летную базу для испытаний и доводки. Особенность компоновки самолета заключалась в том, что два двигателя АМ-3 были прижаты к фюзеляжу и находились за участком корня крыла максимальной толщины. 27 апреля 1952 года экипаж летчика-испытателя Н.Рыбко поднял Ту-16 в воздух, а в декабре 1952 года уже было принято решение о запуске самолета в серийное производство. Полученная при испытаниях скорость 1 012 км/ч превышала указанную в техническом задании. Однако машина не достигала нужной дальности: конструкция Ту-16 была явно перетяжелена. А.Н. Туполев и ведущий конструктор самолета Д.С.Марков организовали в ОКБ настоящую борьбу за снижение веса. Счет шел на килограммы и даже граммы. Были облегчены все несиловые элементы конструкции, но и установлены ограничения на максимальную скорость для малых и средних высот.