Правительственное постановление о создании самолета «95» вышло 11 июля 1951. На первом опытном экземпляре, самолете «95-1», было решено установить четыре ТВД 2ТВ-2Ф (4 х 12.000 л. с), на втором, «95-2» -двигатели ТВ-12 (прототип НК-12,12.500 л. с.) Н. Кузнецова.
Первый полет «95-1» состоялся 12 ноября 1952 (командир корабля - А. Перелет). В1953 г., в 17-м испытательном полете этот самолет потерпел катастрофу из-за пожара двигателя. Второй опытный самолет, «95-2» совершил первый полет 16 февраля 1955 (командир - М. Нюхтиков). В ходе госиспытаний, проводившихся в 1955-1956 гг., на этой машине при максимальной взлетной массе 167.200 кг была достигнута максимальная скорость 882 км/ч и практическая дальность (т. е. дальность с АНЗ и сбросом нормальной бомбовой нагрузки после преодоления половины маршрута) 15.040 км. Для сравнения, техническая (т. е. чисто расчетная, до полной выработки топлива) дальность американского бомбардировщика В-52В, также совершившего первый полет в 1955 г. и имевшего максимальную взлетную массу 190.500 кг, составляла 11.530 км, а максимальная скорость - 957 км/ч.
В августе 1955 г. в Куйбышеве был построен первый серийный бомбардировщик Ту-95, отличавшийся от самолета «95-2» фюзеляжем, удлиненным на 2 м. Максимальная взлетная масса первых серийных Ту-95 составляла 172.000 кг. В1957 г. был начат серийный выпуск самолетов Ту-95М, оснащенных более мощными двигателями НК-12М (4 х 15.000 л. с.) и имевших максимальную взлетную массу 182.000 кг. Скорость этих машин достигла 905 км/ч, практическая дальность 13.000 км, а техническая дальность -16.750 км (американский бомбардировщик В-52Е выпуска 1957 г. имел максимальную взлетную массу 204.100 кг, техническую дальность 12.305 км и максимальную скорость 960 км/ч). В 1955-1958 гт. в Куйбышеве на заводе №18 был построен 31 самолет Ту-95 и 19 Ту-95М. В дальнейшем все бомбардировщики Ту-95 были доработаны в вариант Ту-95М. Эти бомбардировщики оставались в строю до середины 1980-х годов, после чего часть из них была переоборудована в учебно-тренировочные самолеты Ту-95у, использовавшиеся до начала 1990-х. Один самолет Ту-95М в конце 1960-х годов был оснащен станциями постановки радиоэлетронных помех СПС-22, 33, 44, 55 и 77, установленными в грузоотсеке вместо бомбового вооружения. Два самолета были переоборудованы в транспортные Ту-116 (в гермокабине, смонтированной в бомбовом отсеке, размещалось 20-24 чел.), эксплуатировавшиеся ВВС до конца 1980-х гт.
Для флота в 1962 г. был создан разведчик-целеуказатель Ту-95РЦ, предназначенный для радиолокационной, радиотехнической и фоторазведки надводных целей, а также целеуказания надводным кораблям, подводным лодкам и береговым батареям, оснащенным управляемыми противокорабельными ракетами. Ту-95РЦ был принят на вооружение авиации ВМФ в 1966 г., выпущено 53 самолета этого типа. Серийные машины получили штангу топливоприемника системы дозаправки в полете. Дальнейшим развитием Ту-95РЦ стал противолодочный самолет Ту-142, имевший, в частности, новое крыло с интегральными топливными баками, и модернизированную кабину, обеспечивающую экипажу лучшие условия работы (серийно строились также модификации Ту-142М и Ту-142М-3).
Для ДА в 1964 г. был создан разведывательный самолет Ту-95РА с аппаратурой для ведения радиотехнической- и фоторазведки. Этот самолет стал первым из семейства «Ту-95», получившим систему дозаправки топливом в полете. Четыре Ту-95МР эксплуатировались до второй половины 1980-х, после чего были переоборудованы в учебные Ту-95У (в настоящее время утилизированы).
Еще на этапе проектирования самолета Ту-95 рассматривалась возможность использования его в качестве носителя управляемых снарядов класса «воздух-поверхность». Быстрое развитие ракетного оружия в СССР в 1950-е годы, а также прогресс в области средств ПВО сделали задачу создания стратегического самолета, способного поражать цель без захода в зону ПВО, весьма актуальной. 11 марта 1954 г. вышло правительственное постановление, в соответствии с которым ОКБ А.Н. Туполева поручалось разработать на базе бомбардировщика Ту~95М самолет-носитель Ту-95К для ракетного комплекса К-20. Сверхзвуковая ракета большой дальности Х-20, входящая в комплекс, разрабатывалась в ОКБ А.Н. Микояна (она размещалась под фюзеляжем самолета в полуутопленном положении).
Первый опытный Ту-95К поднялся в воздух 1 января 1956 г., 6 июня 1957 с борта самолета-носителя был выполнен первый пуск КР Х-20, а 9 сентября 1960 г. комплекс К-20 был принят на вооружение. Несколько раньше, в марте 1958 г., в Куйбышеве начался серийный выпуск самолетов Ту-95К, продолжавшийся до 1962 г. (выпущено 48 машин). В дальнейшем большинство этих самолетов было доработано в вариант Ту-95КД, сохранявшийся на вооружении до середины 1980-х годов, после чего часть самолетов переоборудовали в учебные Ту-95Ку, а остальные - утилизировали.
Подвеска под фюзеляжем самолета Ту-95К крупногабаритной ракеты привела к уменьшению дальности (по сравнению с бомбардировщиком Ту-95М) на 2000 км. В связи с этим, в 1958 г. было принято решение оснастить ракетоносцы системой дозаправки топливом в полете. 5 июля 1961 г. начались летные испытания самолета Ту-95КД, получившего штангу топливоприемника, установленную в носовой части фюзеляжа, а также централизованную систему наземной заправки топливом. В 1962 г. начался серийный выпуск Ту-95КД (до 1965 г. построено 23 самолета).
