Контрольные испытания серийного Ту-95М №410 проводились весной – осенью 1958 года. На них самолет при взлетной массе 182 тонны, бомбовой нагрузке 5 955 кг (масса реальной советской ядерной бомбы) и 5% остатка топлива в конце маршрута показал практическую дальность 13200 км. Максимальная скорость составила 902 км/ч, а крейсерская находилась в пределах 720-750 км/ч. Эти данные были записаны в технические условия на поставку Ту-95М, по которым заказчик принимал серийные машины.
Ту-95М внешне почти не отличался от Ту-95, за исключением наличия дополнительных воздухозаборников в верхней части мотогондол, предназначенных для обдува электрооборудования. Однако в модификационном ряду он занимает важное место как вариант, на котором удалось вылечить многие "детские болезни" машины. Вопрос модернизации, начавшейся с установки более мощных двигателей, потребовал и других доработок базовой конструкции. Двигатель НК-12М имел мощность на 25% большую, чем НК- 12. Увеличение мощности двигателей вызвало рост напряжений в лопастях винтов. Напряжения в лопастях, кроме мощности на валу двигателя, пропорциональны произведению скоростного напора на угол атаки винтов. Поэтому для получения приемлемых напряжений в лопастях винтов при повышении мощности двигателей пришлось уменьшить угол установки двигателей на 1 град, против 0 град, относительно хорды крыла на Ту-95. Винты АВ-60М с дюралевыми лопастями и профилями типа НАКА имели на крейсерском режиме на 4% большее КПД, чем АВ-60. Увеличение КПД винтов привело к уменьшению километрового расхода топлива. Длина разбега Ту-95М при прочих равных условиях сократилась на 20% по сравнению с Ту-95, и с учетом увеличения взлетной массы практически осталась прежней. С целью уменьшения усилий на штурвале (для подъема носового колеса на разбеге), а также при посадке угол установки стабилизатора по отношению к хорде крыла уменьшили на 1 град. Увеличение мощности двигателей, помимо увеличения максимальных горизонтальных скоростей и увеличения практического потолка, подняло вертикальные скорости и соответственно сократило время набора высоты. Был изменен порядок расхода топлива из различных групп топливных баков, в результате чего задняя центровка сдвинулась вперед при той же нейтральной центровке, соответственно запас продольной устойчивости Ту-95М увеличился.
В 70-е годы Ту-95М вместе с Ту-95 прошел весь цикл доработок и усовершенствований, позволивших ему оставаться в строю вплоть до 80-х годов. В конце своей карьеры Ту-95М были, как и Ту-95, переоборудованы в учебные.
ТУ-95Л И ТУ-95МА
Варианты Ту-95 и Ту-95М, приспособленные для транспортировки и применения ядерных боеприпасов, отличались термостабилизированным грузоотсеком, белой противоатомной покраской нижних поверхностей планера, наличием у экипажа защитных шторок и асбестовой обмазкой проводки и т.д. Практически все Ту-95 были оборудованы под стандарт "А", поэтому шифр "А" зачастую присваивался самолетам, участвовавшим в испытаниях советского ядерного оружия и оснащенных дополнительной контрольно-записывающей аппаратурой, связанной с этими испытаниями. Самолеты обеспечивали применение первых серийных советских ядерных бомб типа РДС-3, РДС-4 и термоядерных бомб типа РДС-6С (РДС-37), а также более совершенных бомб, разработки последующих лет.
Ту-95А и Ту-95МА во второй половине 50-х годов поступили на специальный 71-й полигон ВВС, специализировавшийся на проведении ядерных воздушных испытаний, в задачи которого входил широкий круг вопросов, связанных с проведением испытаний ядерного оружия, а также отработка тактики его применения. Впервые Ту- 95 использовались при проведении ядерных испытаний в 1958 году на Новоземельском полигоне. Обычным явлением для этой части было нахождение в ее составе стандартных строевых Ту-95 соответствующих стандарту "А". Машины, часто со своими экипажами, приходили из частей, производили один-два сброса ядерных бомб и возвращались в свои части. После воздействия поражающих факторов особо мощных ядерных взрывов, на самолетах иногда приходилось менять целые фрагменты обшивки. Привлечение к сбросам строевых машин, давало возможность хотя бы части экипажей познакомиться на практике с применением ядерного оружия, что было крайне важно, ведь основное предназначение этих людей и состояло именно в том, чтобы без малейших колебаний с ядерными бомбами на борту лететь на край Света и бросать их на головы себе подобных.