Постановление Совмина СССР о создании скоростного пассажирского самолета Ту-124А с расположением двигателей типа Д-20П в хвостовой части фюзеляжа вышло 1 августа 1960 года. Требовалось построить 40-местный самолет с максимальной скоростью 1000 км/ч, крейсерской — 800–900 км/ч на высоте 10–12 тысяч метров. Практическая дальность полета на крейсерской скорости должна быть 1500 километров, максимальная — 2 тысячи километров.
Первые проработки машины выявили возможность создания ее на базе пассажирского Ту-124, проходившего в то время заводские испытания.
Эскизный проект, в котором подтверждалась возможность получения крейсерской скорости 800 км/ч при заданной дальности 1500 километров, заказчику предъявили 1 апреля 1961 года. Несколько улучшались экономические характеристики: коммерческая нагрузка возросла с 5 тысяч до 6 тысяч килограммов, а число пассажирских мест до 46 в туристском варианте и до 58 в экономическом. Двигатели Д-20П заменялись на Д-20П-125 со взлетной тягой по 5800 килограммов.
После завершения работы макетной комиссии в 1961-м «Аэрофлот» выпустил уточненные требования на Ту-124А. ОКБ-156 предлагалось довести коммерческую нагрузку до 7 тысяч килограммов при полете на расстояние 1500 километров и до 4 тысяч килограммов — на дальность 3 тысячи километров. При этом допускалось увеличение длины разбега и пробега до 900 метров. Количество пассажирских мест возрастало до 65–70.
В начале 1962 года на опытном заводе № 156 началась сборка первого Ту-124А из агрегатов, изготовленных на заводах-смежниках. На первом этапе проектирования и постройки прототипа работами по самолету руководил Д. С. Марков. Затем его сменил Л. Л. Селяков [83], перешедший в ОКБ-156 из ОКБ-23 В. М. Мясищева.
На проектирование и постройку опытного самолета ушло три года. 29 июля 1963 года экипаж во главе с заслуженным летчиком-испытателем СССР, впоследствии Героем Советского Союза А. Д. Калиной совершил на Ту-124А первый полет. Вторым пилотом был летчик-испытатель Е. А. Горюнов (впоследствии заслуженный летчик-испытатель СССР, Герой России), в дальнейшем его сменил Герой Советского Союза H. H. Харитонов.
Практически одновременно с Ту-124А появился аналогичный английский самолет ВАС111, совершивший первый полет 20 августа 1963-го. Летные испытания ВАС111 до октября 1963-го проходили довольно успешно и даже с некоторым опережением по отношению к Ту-124А. Но 22 октября произошла катастрофа.
Опытный ВАС111 в полете с выпущенными во взлетное положение закрылками при достижении минимальной скорости попал в еще не изученный режим «глубокого сваливания». Оперение самолета, вышедшего на большие углы атаки, попало в спутную струю от гондол двигателей. Система управления рулями высоты не смогла преодолеть аэродинамические нагрузки на них в этой ситуации, и все усилия пилотов уменьшить углы атаки оказались тщетны. Самолет, парашютируя, ударился о землю, похоронив под собой экипаж.
Причины катастрофы ВАС111 учли в ОКБ-156 и на фирме «Дуглас». На строившемся прототипе ДС-9 и последующих Ту-124А (с 20 ноября 1963 года — Ту-134) устанавливается горизонтальное оперение с площадью, увеличенной на 30 процентов.
Летные испытания прототипа («нулевки») закончились 6 ноября 1964-го. 9 сентября 1964 года совершил первый полет дублер харьковского завода еще со старым горизонтальным оперением и салоном, рассчитанным на 64 пассажира.
Не дожидаясь появления доработанной машины, решили поскорее завершить заводские испытания дублера с последующей передачей его в ГК НИИ ВВС. В декабре машину передали в Чкаловскую.
А14 января 1966 года, выполняя очередной испытательный полет, Ту-134 потерпел катастрофу, унеся жизни восьми человек во главе с командиром корабля летчиком-испытателем С. В. Евсеевым.
После серии катастроф с Ту-104 все пассажирские самолеты стали испытываться на больших углах атаки, вплоть до сваливания. Не миновала эта участь и Ту-134. С этой целью вторую серийную машину оборудовали хвостовым фюзеляжным противоштопорным парашютом и горизонтальным оперением увеличенной площади. Испытания проводились с октября 1966-го по февраль 1967-го.
С марта по июль 1967-го проходил второй этап совместных государственных испытаний самолета с участием НИИ ГВФ. В этом же году с апреля по август проводились эксплуатационные испытания Ту-134 первых серий со взлетной массой до 45 тонн, рассчитанных на 72 пассажира. В сентябре 1967-го первый Ту-134 совершил пассажирский рейс на трассе Москва — Адлер.
Впервые в практике отечественного самолетостроения конструкция Ту-134 и его летные данные прошли международный контроль, а сама машина получила международный сертификат летной годности. Польская государственная инспекция выдала 9 ноября 1969 года сертификат на соответствие Ту-134 британским нормам летной годности