Пока шли заводские испытания, на заводе N 18 разворачивалось серийное производство Ту-95. В августе 1955 года были выпущены первые две серийные машины. Эти две машины и «дублер» были представлены на государственные испытания, которые начались в мае 1956 года, и их первый этап продолжался до августа 1956 года, в ходе них «дублер» показал дальность 15040 км. По результатам этих испытаний решено было на самолет установить модернизированные двигатели НК-1 2М с увеличенной взлетной мощностью и увеличить запас топлива. Был доработан один из серийных самолетов, на котором взлетная масса была увеличена до 182000 кг при доведении запаса топлива до 90000 кг вместо 80000 кг на «дублере». Модернизированный самолет получил обозначение Ту-95М и должен был стать эталоном для серии, его испытания закончились осенью 1957 года. Ту-95М показал максимальную скорость 905 км/ч, практический потолок – 12150 м, дальность полета – 16750 км. 26 сентября 1957 года самолет Ту-95 принимается на вооружение с данными Ту-95М. В эксплуатации практическая дальность была оговорена для Ту-95 – 12100 км, для Ту-95М – 13200 км. Семилетняя работа по созданию и доводке Ту-95 закончилась для ОКБ успехом: СССР получил мощное современное стратегическое средство доставки ядерного и термоядерного оружия.
Самолет Ту-95 в различных модификациях, включая его прямое развитие – противолодочный Ту-142, находился в серийном производстве до первой половины 90-х годов. За свою долгую жизнь Ту-95 неоднократно модернизировался и модифицировался, продолжая в своих последних модификациях состоять на вооружении ВВС и Авиации ВМФ России. За почти 60 лет, прошедших со дня первого полета его опытного экземпляра, на его базе были созданы, помимо бомбардировщиков, дальние разведчики, самолеты разведки и целеуказания, целая серия самолетов- ракетоносцев, противолодочные самолеты, различные опытные и экспериментальные машины. По своей долговечности, как тип, Ту-95 аналогичен своему американскому коллеге бомбардировщику В-52, а по количеству модификаций, полученных на его базе среди тяжелых боевых реактивных самолетов, уступает только Ту-16. На протяжении многолетней истории создания и развития этого уникального самолета, работами по нему в ОКБ руководили последовательно главные конструкторы Н.И. Базенков. Н.В. Кирсанов, Д.А. Антонов.
Некоторые модификации и варианты базового самолета Ту-95: