Существенным доработкам в третий раз подверглось крыло. Диапазон изменения стреловидности усиленных консолей крыла Ту-22М3 возрос на пять градусов, и максимальный угол достиг 65 градусов. Минимальный угол стреловидности консолей используется при взлете и посадке, максимальный – для полетов со сверхзвуковой скоростью или на предельно малых высотах. Для полета на большую дальность консоль устанавливается под углом 30 градусов. Крыло оснащено высокоэффективной механизацией с щелевыми закрылками.
Тогда же отказались от механизма изменения колеи средних колес на тележках основных опор шасси, изменили форму носовой части фюзеляжа, под радиопрозрачным обтекателем которого запланировали размещение РЛС «Обзор» вместо ПН-А, но нового радиолокатора так и не дождались. Пожалуй, самые серьезные изменения претерпело электрооборудование.
Пришлось частично перекомпоновать самолет. Предусмотрели и оборудование дозаправки топливом в полете, но в соответствии с договором ОСВ-2 по ограничению стратегических вооружений его пришлось демонтировать. Параллельно с внедрением новых технических решений машину удалось существенно облегчить.
Новый самолет промышленность обязали передать на совместные государственные испытания в I квартале 1977 года и по их результатам доработать ранее выпущенные Ту-22М. В следующем году Казанский авиационный завод должен был изготовить от трех до пяти новых самолетов с двигателями НК-25 в счет поставок Ту-22М.
Срок, заданный правительственным документом, был очень жестким. В течение года требовалось оснастить машину не только новой силовой установкой с двигателями НК-25 (его предварительно «обкатали» на серийном Ту-22М2Е), но и регулируемыми воздухозаборными устройствами в виде перевернутого совка. Такие воздухозаборники в полете создавали дополнительную подъемную силу, увеличивая аэродинамическое качество машины.
Довольно объемистый грузовой отсек машины позволяет размещать не только самонаводящиеся твердотопливные баллистические ракеты Х-15 на пусковой установке барабанного типа, но и бомбы калибра до 3000 кг, а под крылом – калибра до 500 кг. Максимальная боевая нагрузка достигала 24 тонн.
В варианте ракетоносца допускается подвеска до трех ракет Х-22 (две – под центропланом и одна под фюзеляжем – в конформном положении). Эти ракеты могут использоваться как для нанесения ударов по береговым целям и площадям, так и для борьбы с надводными кораблями. Самолет может одновременно укомплектовываться бомбами и крылатыми ракетами, что расширяет его боевые возможности. Фактически это был совершенно новый самолет, а от предшественника сохранилось лишь название.
Забегая вперед, отмечу, что в сентябре 1992 года в Фарнборо, что в пригороде Лондона, впервые продемонстрировали Ту-22М3. Как следует из информации, оглашенной на авиационно-космической выставке, ракеты Х-15 в зависимости от варианта (стартовый вес около 1200 кг, включая 150-килограммовую боевую часть) могут поражать радиолокационные станции, надводные цели, включая корабли противника на удалении от 40 до 150 км (в зависимости от высоты пуска).
Первый полет Ту-22М3 (заводской № 2105) состоялся 20 мая 1977 г. В состав экипажа входили командир А.Д. Бессонов, второй летчик А.В. Махалин, штурман-навигатор А.В. Еременко и штурман-оператор Б.И. Кутаков. В следующем году самолет запустили в серийное производство, которое до 1983 года осуществлялось параллельно с Ту-22М2, но на вооружение его приняли лишь спустя несколько лет.
Несмотря на огромную дальность полета, глубина зон преимущественных действий Ту-22М3, как следует из газеты «Независимое военное обозрение» (№ 41, 1998 г.), не превышает 900 км.
По мнению летчика-испытателя Казанского авиационного завода М. Ковбасенко,
Всего на заводе в Казани построили 268 Ту-22М3.
Создание, испытание и доводка Ту-22М шли очень трудно, и описанные выше летные происшествия – лишь фрагменты из поистине титанической работы сотен специалистов. Но кроме них, были другие потери. Как следует из газеты «Жуковские вести», со слов летчика-испытателя А.С. Мелешко, был случай, когда в полете с В. Кондратенко на Ту-145 (так иногда именовали самолет) с тремя ракетами взорвался двигатель. Тот полет завершился благополучно и для экипажа, и для машины. Но другая машина, пилотируемая другим летчиком, разрушилась в воздухе, правда, экипаж успел катапультироваться. Был случай, когда в полете сломилось крыло.