В новой конфигурации проект самолета получил обозначение Ту-95МС. От базового Ту-142М Ту-95МС, помимо ракетного вооружения, отличался новыми навигационными и радиотехническими системами обеспечения более точного самолетовождения и работы ракетного комплекса. В частности были установлены новая РЛС, сопрягаемая с новой ракетной системой, новые системы РЭП и т.д. Опытный самолет- ракетоносец Ту-95МС начал проходить испытания в 1979 году, а с начала 80-х годов началось серийное производство комплекса.
Новый стратегический самолет- ракетоносец Ту-95МС и комплекс на его базе предназначался для ведения боевых действий в простых и сложных метеоусловиях днем и ночью с целью поражения наземных целей дозвуковыми крылатыми ракетами типа Х-55. Первый опытный самолет Ту95МС совершил полет 14 сентября 1979 года. В 1982 году комплекс начал поступать в части ВВС, где началась его успешная эксплуатация. В 1983 году комплекс принимается на вооружение. Серийно Ту-95МС выпускался до начала 90-х годов, как в вариантах Ту-95МС-6, с шестью Х-55 на МКУ,так и Ту-95МС-16, с 16 Х-55, на МКУ и под крылом на крыльевых катапультных установках. Согласно ограничениям, принятым нашей страной в соответствии с договором ОСВ-2, в составе ВВС остались только Ту-95МС-6. Высокие летные качества самолета Ту-95МС подтвердили несколько десятков мировых рекордов, установленных на них в конце 80-х годов летчиками ВВС.
На базе Ту-95МС в начале 80-х годов ОКБ вело работы над перспективным самолетом-ракетоносцем Ту-95МА – носителем гиперзвуковых ракет большой дальности «Метеорит-А». Комплекс начал проходить испытания и доводки в первой половине 80-х годов. В дальнейшем, в связи с сокращением ассигнований на перспективные оборонные программы, работы над этим комплексом были заморожены.
Поступление в 80-ые годы в ВВС авиационно-ракетного комплекса Ту-95МС позволило значительно поднять ударный потенциал Дальней авиации СССР. Элементы комплекса достаточно быстро освоили в частях, например: через год после начала поставок в части первые экипажи Ту-95МС уже проводили успешные пуски ракет Х-55, осуществлялись длительные одиночные и групповые полеты с несколькими дозаправками топливом в полете, полеты и пуски в условиях сильного радиопротиводействия и т.д. Новый комплекс показал свои высокие боевые качества. Параллельно с освоением в частях, авиапромышленность лечила его «детские болезни». Комплекс постоянно совершенствовался: повышалась надежность его элементов, устанавливалось на борт новое более совершенное оборудование.
К началу 90-х годов соединения Дальней авиации, вооруженные Ту-95МС, базировавшиеся на Украине, в Казахстане и на Северном Кавказе, достигли высокой степени боевой готовности и представляли реальную угрозу для стратегических целей Западного блока и их флотов. После образования СНГ Ту-95МС, базировавшиеся на Украине, попали под ее юрисдикцию, по их дальнейшей судьбе все девяностые годы шли мучительные переговоры между Россией и Украиной, в результате часть машин Ту-95МС удалось перевести в Россию. Самолеты, которые базировались в Казахстане, удалось полностью вывести на территорию России, обменяв их на самолеты тактического назначения, сохранив их для ВВС России. В настоящее время в составе ВВС России имеется несколько десятков Ту-95МС, составляющих часть стратегических авиационных российских сил ядерного сдерживания. ОКБ и смежные с ним предприятия и организации постоянно работают над поддержанием находящихся в строю самолетов Ту-95МС, а также работают по их дальнейшей модернизации, в том числе по оснащению новыми перспективными системами ракетного оружия.
Авиационный стратегический комплекс Ту-95МС входит в триаду российских ядерных средств сдерживания и предназначен для нанесения ударов по стратегическим объектам, удаленным на большие расстояния, вплоть до межконтинентальных, с помощью крылатых ракет большой дальности полета. Комплекс может обеспечивать решение боевых задач в любых метеоусловиях, днем и ночью как в глобальных, так и в региональных конфликтах. Стратегический авиационный комплекс Ту-95МС, оснащенный перспективными системами оружия, включая высокоточные крылатые ракеты различных типов, является мощным ударным авиационным комплексом, способным в ближайшей перспективе совместно с комплексом Ту-160 надежно решать задачи стратегической безопасности России.