Warianty oznaczone literą „D” były dostosowane do tankowania w powietrzu – w produkcji od połowy lat 60. Ogółem, w latach 1961–1969 w zakładach lotniczych Nr. 22 (obecnie KAPO im. Gorbunowa) w Kazaniu zbudowano 311 samolotów Tu-22. Następcą Tu-22 był Tu-22M (Tu-26), będący mimo nazwy zupełnie nową i odmienną konstrukcją.
Służba Pierwsze samoloty weszły do eksploatacji w radzieckim lotnictwie w 1962, jeszcze przed oficjalnym wstąpieniem do służby. Samoloty te w tym czasie uczestniczyły jeszcze w próbach fabrycznych, zmierzających do usunięcia usterek. Pierwsze samoloty otrzymały 121., 203. i 341. pułki Lotnictwa Dalekiego Zasięgu, wchodzące w skład 15. Dywizji Lotniczej, stacjonujące na zachodzie ZSRR. Większość maszyn tego typu następnie została przydzielona również do pułków lotnictwa dalekiego zasięgu rozmieszczonych na zachodzie ZSRR, niewielka część wchodziła w skład pułków rozpoznawczych floty bałtyckiej (obwód królewiecki) i floty czarnomorskiej.