Работы над новым комплексом «148» (Ту-148) начались в 1965 г одновременно с началом работ над проектом «145» с крылом изменяемой стреловидности - дальним многорежимным бомбардировщиком-ракетоносцем, в дальнейшем ставшим серийным Ту-22М. Осенью 1965 г. в ОКБ определили основные характеристики комплекса, его назначение и возможности модификации с учетом новой конфигурации самолёта-носителя. Применение крыла изменяемой стреловидности в сочетании с двумя ТРД ВД-19Р2 позволяло решить многие противоречия предлагаемых ранее однорежимных самолётов и значительно расширить возможности тактического применения.

Создание Ту-28А показало, что попытки развития базового комплекса только путем увеличения тяги силовой установки и внедрения новейших радиолокационных и ракетных систем не способны в полной мере удовлетворить возросшим требованиям к перспективному авиационно-ракетному комплексу перехвата - требовалась коренная модернизации самолёта-носителя. В 1963 г начались работы над двумя новыми комплексами на основе нового проекта «138» (Ту-138). Радиоэлектронная и ракетная компоненты комплекса по сравнению с Ту-28А практически не изменились. Предлагались два варианта: Ту-138-60 с РЛС «Смерч-А» и новыми ракетами К-60, и Ту-138-100 с РЛС «Гроза-100» и ракетами К-100.

С началом работ по одноступенчатым ВКС на Западе оживились исследования по данной тематике и в СССР. К середине 80-х годов совместно с ЦАГИ, ОКБ Н.Д.Кузнецова и другими предприятиями в ОКБ А.Н.Туполева подготовили ряд предложений по созданию авиационно-космической системы с одноступенчатым орбитальным самолётом с маршевой и корректирующей силовыми установками на основе ЖРД и с наземным или воздушным стартом с тяжелых самолётов. Следующим этапом стало начало проектирования летательного аппарата с маршевой силовой установкой на основе комбинации двигателей принципиально различного типа (ТРД + ПВРД + ЖРД). За 80-е-90-е годы удалось накопить большой научно-технический и технологический опыт, дающий возможность перейти к практической реализации идеи одноступенчатого ВКС. По данной теме за эти годы в ОКБ подготовили несколько проектов с различными компоновками летательного аппарата и его силовой установки. Одним из последних стал проект «2000» (Ту-2000) с комбинированной силовой установкой (ТРД + широкодиапазонный ПВРД + ЖРД).

Исследования, проводившиеся ОКБ Туполева во второй половине 50-х годов по гиперзвуковым летательным аппаратам, показали возможность создания пилотируемою воздушного-космического самолёта (ВКС, согласно принятой тогда терминологии - «ракетоплана»). Такая тема «136» (Ту-136 «Звезда») охватывала широкий круг проблем, связанных с созданием экспериментального летательного аппарата, приспособленного для выполнения военных задач при его нахождении в ближнем космосе. В случае успеха экспериментального ЛА предполагалось перейти к созданию на его базе целой серии военных ракетопланов: разведчиков, бомбардировщиков-ракетоносцев, перехватчиков спутников и ракет противника. Над подобным универсальным ракетно-космическим проектом на основе своих тяжелых ракет-носителей серии «УР» работало также и ОКБ-52.

Создание комплекса ДБР-1 «Ястреб-1» позволило ОКБ накопить опыт аэродинамических расчетов беспилотных самолётов с учетом законов автоматического управления, специфики проектирования и изготовления бортового управления и, прежде всего, систем навигации и управления, технологии изготовления и отработки производства беспилотных ЛА, их испытаний и доводки. Совместно с научно-исследовательскими институтами ВВС определились с идеологией боевого применения и технической эксплуатации ДБР-1 в строевых частях. На основе самолёта «123» и системы ДБР-1 «Ястреб-1» в ОКБ подготовили несколько вариантов их модернизации и модификации. В частности, предлагалось создание самолёта-мишени «123М», рассматривался ударный вариант «Ястреба». До постройки опытных экземпляров и их испытаний довели только полностью спасаемый вариант «139» «Ястреб-2».

Одновременно с работами но самолёту «106» (Ту-106) с двигателями НК-6 прорабатывался его вариант с двигателями НК-10 максимальной взлетной тягой 26000 кгс. Постепенно работы над ним выделились в самостоятельную тему «125» (Ту-125) и в перспективе, предполагали создать дальний ударный самолёт, способный летать более чем в полтора раза быстрее, чем Ту-22. Примерно до 1958 г работы шли в рамках проекта «106», ограничиваясь переделкой базовой конструкции под НК-10. В 1958 г. начались научно-исследовательские работы по определению облика нового дальнего сверхзвукового ударного самолёта, способного в будущем заменить семейство Ту-22. Ставилась задача создания машины с дальностью в несколько тысяч километров на сверхзвуке. На дозвуковом режиме дальность должна была увеличиться примерно на треть. Самолёт рассчитывали на максимальные скорости М=2,5-3,0, при этом предусматривался длительный полет со скоростью М>2,5.