В 1969 г. на ТМЗ была закончена сборка баковой части фюзеляжа самолета "101" с центропланом головной части фюзеляжа, а также проведена опрессовка и проверка герметичности приборных отсеков и кабин. После чего головная часть фюзеляжа была отстыкована и отправлена для производства монтажных работ в ОКБ П.О. Сухого. Здесь же была произведена сборка гондолы с баковой частью фюзеляжа, центропланом и передней частью крыла. Параллельно был начат монтаж гидро-, пневмо- и топливной систем и электрооборудования, произведен предварительный монтаж передней опоры шасси, получены для монтажа главные опоры шасси, а также закончено изготовление деталей и начата сборка отъемной части крыла, элевонов и вертикального оперения.
Весь 1970 г. происходила сборка различных систем и агрегатов первой опытной машины "101", и уже в 1971 г. была закончена ее постройка. Параллельно проходила цеховая отработка самолетных систем и отработка авиадвигателей.
Были разработаны техническое описание самолета, инструкции по эксплуатации, единый регламент технического обслуживания и инструкции летчику; подготовлены необходимые материалы для методического совета ЛИИ МАП.
В 1971 г. был скомплектован экипаж (из летчика В.С. Ильюшина и штурмана Н.А. Алферова) для проведения летных испытаний и начато освоение материальной части и эксплуатации самолета и его систем. Создана группа ведущих специалистов по организации и оснащению базы для проведения летных испытаний и доводки самолетов Т-4.
С 1969 по 1972 гг. на ТМЗ совместно с опытным заводом "Кулон" проходили работы по изготовлению агрегатов планера опытного самолета - "102", а с 1971 г. - "103". Окончательная сборка и монтаж систем и оборудования проходили на заводе Сухого. После получения второй серии двигателей РД36-41 от Рыбинского моторостроительного КБ, они были установлены на самолет "102". И уже в середине 1973 г. вторая опытная машина была готова.
В это же время изготавливались агрегаты третьего экземпляра Т-4 - " 103", а также детали и узлы для четвертого опытного самолета - "104".
Сборку самолета"101"планировалось закончить в начале 1973 г. и начать его летные испытания в III квартале 1973 г.
Параллельно был закончен и защищен технический проект радиоэлектронного и навигационного комплекса Т-4, который планировалось установить на самолет "102".
В обеспечение первого вылета и заводских летных испытаний силовой установки самолета Т-4 в ЛИИ им. М.М. Громова в 1971-73 гг. проводились опережающие летные испытания двигателя РД36-41 на летающей лаборатории Ту-16ЛЛ №501 (ведущий инженер Ю.И. Квасков). На Ту-16ЛЛ были исследованы: запуск двигателя в наземных условиях и в полете; работа на бесфорсажных и форсажных режимах; газодинамическая устойчивость; устойчивость работы форсажной камеры сгорания; работа топливной системы низкого давления, маслосистемы и др.
По результатам испытаний двигателя РД36-41 на летающей лаборатории Ту-16 №501 было подготовлено и передано в методический совет МАП положительное заключение и рекомендации, реализация которых способствовала обеспечению безопасности летных испытаний самолета.
В то же время была выпущена техническая документация на установку под фюзеляжем самолета двух управляемых ракет класса "воздух- поверхность" Х-45 и на размещение дополнительного топлива в центроплане опытного самолета "103", а также уменьшены размеры подвесных топливных баков.
Для "103-й" машины была выпущена техническая документация на новый, более легкий и технологичный киль.
В целях определения прочности конструкции "сотки" перед началом летных испытаний первого опытного Т-4, один экземпляр, получивший обозначение "100С", был изготовлен в 1972 г. на Тушинском машиностроительном заводе и передан в ЦАГИ для проведения статических испытаний.
Испытаниям подверглись: фюзеляж и отклоняемая носовая часть, кабинные отсеки, переднее горизонтальное оперение, элевоны, передняя и главные опоры шасси, воздушные гондолы двигателей, приборные гермоотсеки и ряд других элементов планера.
Отклоняемая носовая часть фюзеляжа вместе с кабинным и приборным отсеками подверглись тепловым испытаниям с кинетическим нагревом до 250° С в термостатической камере.
Результаты статических исследований подтвердили достаточную прочность конструкции планера "сотки". До начала первого этапа летных испытаний был проведен достаточный объем статических испытаний, что позволило разрешить летные испытания и безопасно провести их первый этап.
В 1972 г. была подготовлена летно-доводочная база (ЛДБ) для обеспечения первого этапа летных испытаний самолета Т-4 - "101".