Tu-22 ban đầu được dự định trở thành một máy bay siêu thanh thay thế cho chiếc máy bay ném bom Tupolev Tu-16. Bản thiết kế, tên định danh Samolet 105 do Tupolev đặt, được bắt đầu năm 1954, nhưng chuyến bay đầu tiên của nguyên mẫu mãi tới ngày 21 tháng 6 năm 1958 mới diễn ra. Loại động cơ mới mạnh mẽ hơn mới xuất hiện, và việc TsAGI khám phá ra Luật diện tích (Area rule) để giảm thiểu lực cản gần siêu thanh, dẫn tới việc chế tạo một nguyên mẫu sửa đổi mới, tên hiệu 105A. Chuyến bay đầu tiên của nguyên mẫu này diễn ra ngày 7 tháng 9 năm 1959.

Chiếc máy bay ném bom sản xuất hàng loạt đầu tiên Tu-22B, được chế tạo tại Nhà máy số 22 ở Kazan, cất cánh ngày 22 tháng 9 năm 1960, và nó đã được giới thiệu tại cuộc trình diễn nhân Ngày Hàng không Tushino 9 tháng 7 năm 1961. Ban đầu tên hiệu NATO của nó là 'Bullshot,' có lẽ không hề thích hợp, sau đó là 'Beauty,' lại mang vẻ tán tụng, và cuối cùng là 'Blinder.' Các phi công Xô viết gọi nó là "shilo" (cái dùi) vì hình dáng của nó.

Tu-22 đi vào phục vụ năm 1962 và 1963, nhưng nó đã gặp phải nhiều vấn đề lớn, dẫn tới sự ngừng hoạt động và một số vụ tai nạn. Trong số những lỗi nghiêm trọng nhất có tình trạng nóng vỏ ở tốc độ siêu thanh, biến dạng thanh điều khiển làm giảm khả năng này. Tốc độ hạ cánh là 100 km/h (62 mph) cao hơn so với những chiếc máy bay ném bom trước đó và Tu-22 có khuynh hướng chúi mũi và đập cánh đuôi khi hạ cánh. Bộ bánh đáp thỉnh thoảng sụp gãy gây hậu quả nghiêm trọng, đặc biệt khi mang tên lửa có nhiên liệu. Thậm chí sau khi một số vấn đề ở giai đoạn đầu đã được giải quyết, 'Blinder' vẫn luôn là chiếc máy bay khó lái và phải bảo dưỡng liên tục. Trong suốt thời gian hoạt động, Tu-22 đặc biệt xa lạ với cả nhân viên kỹ thuật mặt đất và các phi công, những người trong một số thời điểm ở thập niên 1960 đã từ chối điều khiển nó[cần dẫn nguồn].

Tới khi Tu-22B (Blinder-A) đi vào hoạt động, rõ ràng khả năng sử dụng của loại máy bay này đã bị hạn chế. Dù có tốc độ, nó kém Tu-16 về bán kính chiến đấu, chất tải vũ khí và khả năng hoạt động. Lãnh đạo Xô viết Nikita Khrushchev cảm thấy rằng tên lửa đạn đạo sẽ là phương tiện tương lai, và các máy bay ném bom như Tu-22 gặp phải nguy cơ bị hủy bỏ. Vì thế, chỉ 15 (một số nguồn nói là 20) chiếc Tu-22B được chế tạo.

Một phiên bản trinh sát có khả năng chiến đấu, Tu-22R ('Blinder-C'), đã được phát triển cùng phiên bản ném bom, đi vào hoạt động năm 1962. Tu-22R có cần tiếp dầu trên không, loại sau này được trang bị cho hầu hết những chiếc Tu-22, mở rộng bán kính hoạt động của chúng. 127 chiếc Tu-22R đã được chế tạo, 62 chiếc được chuyển giao cho Hải quân Xô viết với nhiệm vụ trinh sát biển. Một số chiếc trong số chúng được trang bị camera và cảm biến cho xuất khẩu như Tu-22B, dù mặt khác chúng rõ ràng vẫn có khả năng cao hơn so với Tu-22R chứ không phải phiên bản Tu-22B sản xuất trước đó.Một phiên bản huấn luyện của 'Blinder,' the Tu-22U ('Blinder-D') cũng xuất hiện cùng thời điểm, với buồng lái cao lấy chỗ cho một phi công huấn luyện. Tu-22U không có súng đuôi, và không có khả năng chiến đấu. 46 chiếc đã được chế tạo.

Nhằm cung cấp một số khả năng chiến đấu cho Tu-22 trong trường hợp xung đột chính thức, Tu-22 đã được phát triển thành máy bay mang tên lửa, Tu-22K ('Blinder-B'), với khả năng mang một quả tên lửa Raduga Kh-22 (AS-4 'Kitchen') trong khoang vũ khí đã được sửa đổi. Tu-22K đã được DA (Không quân Chiến lược) và AVMF (Không quân hải quân) triển khai.

Kiểu phụ cuối cùng của Tu-22 là Tu-22P ('Blinder-E') phiên bản chiến tranh điện tử, ban đầu dùng để thu thập thông tin tình báo điện tử ELINT. Một số chiếc đã được chuyển đổi để hoạt động với chức năng nhiễu âm điện tử hỗ trợ cho những chiếc Tu-22K mang tên lửa. Một phi đội thường được phân phối cho mỗi trung đoàn Tu-22.

Tu-22 đã được nâng cấp với động cơ mạnh hơn, khả năng tiếp dầu trên không (với những chiếc không được lắp đặt từ đầu, và các hệ thống điện tử hiện đại hơn. Hậu tố -D (viết tắt của dalni, tầm xa) dùng để gọi những chiếc có thể tiếp dầu trên không.

Tu-22 đã được xuất khẩu tới Iraq và Libya trong thập niên 1970. Một đơn hàng của Ai Cập đã bị từ chối sau khi quan hệ Xô viết-Ai Cập xấu đi sau cuộc Chiến tranh Yom Kippur.