Ту-22М3М представляет собой серьезную модернизацию Ту -22М3. Первоначально Россия планировала списать парк Ту-22М3 и заменить его новым бомбардировщиком Сухого Т-60. Однако из-за задержек с разработкой Т-60 Минобороны России не имело альтернативы и приняло решение о модернизации стоящих на вооружении ВВС и ВМФ России бомбардировщиков Ту-22М3 с целью увеличения срока их службы и улучшения совместимости с новыми ракетами. У Ту-22М3М новые двигатели, новая РЛС, новые ракетные комплексы. Около 80% авионики будет обновлено. Это даст возможность автоматического слежения за местностью. Модернизированные бомбардировщики смогут нести новые высокоточные ударные ракеты, такие как новые Х-32. крылатая ракета большой дальности и баллистические ракеты воздушного базирования Х-47М2 «Кинжал» . Первый Ту-22М3М выкатили в 2018 году и в том же году совершили первый полет. Минобороны России заказало модернизацию 30 самолетов Ту-22М3 до стандарта Ту-22М3М. В то время российский парк бомбардировщиков Ту-22М3 находился в довольно плачевном состоянии. Первоначально в Советском Союзе было произведено более 250 бомбардировщиков Ту-22М3 различных модификаций. В 1992 году в России было около 150 таких бомбардировщиков. К 2019 году только около 40 из этих бомбардировщиков были годны к полетам. Модернизировать оставшиеся 10 самолетов не было смысла из-за их состояния и высокой стоимости модернизации . В 2020 году второй Ту-22М3М совершил первый полет. Модернизация сокращающегося парка Ту-22М3 является плохим признаком того, что будущий бомбардировщик Сухого Т-60 или другая замена этому российскому бомбардировщику средней дальности не появятся в ближайшие 10 лет.
Ту -22М3М использует некоторые компоненты, в том числе двигатели и авионику, от стратегических бомбардировщиков Ту-160М и Ту-160М2. Это было сделано для того, чтобы снизить затраты на производство комплектующих. Это было бы чрезвычайно дорого разработать и произвести всего около 20 комплектов компонентов специально для Ту-160М и Ту-160М2. Однако с добавлением 30 комплектов для Ту-22М3М цена за единицу может быть снижена, а производство может быть более целесообразным.
Ту-22М3 может нести 3 крылатые ракеты воздушного базирования Х-32 , или 4 баллистические ракеты воздушного базирования Х-47М2 «Кинжал» , или 12 крылатых ракет Х-15.
Х-32 является более современной версией Х-22. Он может быть оснащен ядерной или обычной боеголовкой массой 500 кг. Он предназначался для атаки авианосцев и авианосных групп США с дистанции противостояния 600-1000 км. Эта ракета также может использоваться против различных точечных целей, таких как мосты или площадные цели. Ракета Х-32 была принята на вооружение российских вооруженных сил в 2016 году для замены устаревшей Х-22.
Х-47М2 «Кинжал» — новая российская баллистическая ракета воздушного базирования. Он может нести ядерную или обычную боеголовку массой 1000 кг. Эта ракета была принята на вооружение в 2018 году.
Х-15 — еще одна крылатая ракета. Он поступил на вооружение в 1980 году и выпускался как с ядерными, так и с обычными боеголовками. Он имеет дальность действия 300 км и может применяться против боевых кораблей и надводных целей. Хотя к 2019 году статус ракет Х-15 оставался неясным. Некоторые источники сообщают, что эти устаревающие ракеты были поставлены на хранение.
Убрана дистанционно управляемая хвостовая турель с двухствольной 23-мм пушкой.
На Ту-22М3М устанавливаются те же двигатели Кузнецова НК-32-02, что и на стратегических бомбардировщиках Ту-160М и Ту-160М2. Эти двигатели оснащены форсажной камерой. Ту-22М3М быстрее своего предшественника и развивает максимальную скорость 2 300 км/ч.
Ту-22М3М был дооснащен системой дозаправки топливом в полете. Отсюда этот бомбардировщик легко узнать по горбинке на носу. Первоначально бомбардировщики серии Ту-22М имели возможность дозаправки топливом в воздухе. Однако в 1991 году Советы подписали Договор о сокращении стратегических наступательных вооружений (СНВ-1), который вынудил их отказаться от дозаправки в воздухе на всех бомбардировщиках серии Ту-22М. С одной дозаправкой в воздухе бомбардировщик Ту-22М3М может иметь дальность полета около 7 000 км. Несмотря на то, что такой дальности недостаточно для стратегических миссий, например, для достижения Соединенных Штатов, возможность дозаправки в полете может значительно увеличить ее дальность.