Эксплуатационные испытания первых двух серийных самолетов начались практически одновременно с проведением государственных испытаний опытного самолета. Эксплуатационные испытания проводились силами ГВФ при помощи МАП, в частности в них участвовали от КБ ведущие инженеры Б.Н.Гроздов и В.И.Бендеров.
Пионером освоения Ту-104 в ГВФ стало специально организованное в столичном аэропорту Внуково авиаподразделение реактивных самолетов. Оно являлось также первым учебно-тренировочным подразделением, в котором переучивались на новую реактивную технику экипажи других авиапредприятий. Среди пионеров реактивной пассажирской авиации были такие летчики высочайшего класса, как К.П. Са-пелкин, Е.П.Барабаш, Б.П.Бугаев, А.В. Орловец и др, первыми освоившие в ГВФ Ту-104 и принимавшие участие в эксплуатационных испытаниях.
15 сентября 1956 года Ту-104 совершил свой первый регулярный рейс с пассажирами по трассе Москва-Иркутск, самолет пилотировал экипаж, возглавлявшийся командиром корабля Е.П.Ба-рабашем. 12 октября состоялся первый регулярный международный рейс в Прагу, командир корабля Б.П.Бугаев. Началась регулярная эксплуатация самолета, открывшая новую эру не только в развитии отечественной гражданской авиации, но и подтолкнувшая развитие мировой реактивной пассажирской авиации. Ту-104 стал первым в мире реактивным пассажирским самолетом, успешно освоенным в ГВФ, именно за ним в строй гражданской авиации встали и Боинг 707, и "Комета-4", и "Каравелла". Реактивная пассажирская авиация стала реальностью, доступной самому широкому кругу пассажиров многих стран.
Вслед за серийным производством Ту-104 на заводе № 135 серия была развернута на заводе № 166 в Омске. В 1957 года оба завода переходят на 70 местную модификацию Ту-104А. В 1958 году к серийному производству Ту-104 подключился завод № 22 в Казани, который освоил 100-местный Ту-104Б. Всего до прекращения серии в 1960 году три завода построили 201 машину. 6 самолетов Ту-104А были поставлены в ЧССР.
Серийный самолет Ту-104Б. Второй серийный самолет завода №22. 1958 г.
За создание самолета Ту-104 в 1957 г. Генеральный конструктор (с декабря 1956 года) А.Н.Туполев, ряд его заместителей и ведущих специалистов КБ (А.А.Архангельский, Н.И.Базенков, Д.С.Марков, С.М.Егер, А.Р.Бонин, А.Э.Стерлин, Л.Л.Кербер,К.В. Минкнер, А.М.Черемухин) были удостоены Ленинской премии. Более 400 работников КБ и опытного завода были награждены различными правительственными наградами.
В ходе серийного производства самолет Ту-104 неоднократно модифицировался и модернизировался: двигатели АМ-3 были заменены на более мощные и надежные РД-3, РД-ЗМ и РД-ЗМ-500; в серии и эксплуатации были подготовлены модификации с увеличенным количеством пассажирских мест; постоянно обновлялось оборудование, в основном пилотажно-навигационное, радиотехническое и радиосвязное. Все это позволяло поддерживать парк самолетов Ту-104 на современном уровне в течение всего жизненного цикла самолета. Известны следующие модификации и варианты самолета:
- Ту-104 - первый серийный 50-местный вариант самолета, построено 29 машин;
- Ту-104А - 70-местная модификация самолета, построено 80 машин;
- Ту-104Б - 100-местная модификация самолета с удлиненным фюзеляжем и измененной механизацией крыла, построено 95 машин, в ходе эксплуатации переоборудовались в Ту 104Б-115 на 115 пассажирских мест и под новое нави гационно-пилотажное и радиотехническое оборудование;
- Ту-104В - неосуществленный серийный проект на 117 пассажиров;
- Ту-104Г и Ту-104Д - салонные варианты самолета;
- Ту-104Е - опытная модификация самолета под двигатели РД-16-15 (тяга 11300 кг) и с изменениями в конструкции планера и самолетных систем;
- Ту-104В - часть самолетов Ту-104А, переоборудованных силами ГВФ в 100-105 местные машины;
- Ту-104Д-85 - переделка Ту-104А под 85 мест;
- Ту-104В-115 - переделка Ту-104Б под 115 мест;
- Ту-104А-ТС и Ту-104БТС - переделка серийных машин в транспортно-санитарные (переделка в строю была предусмотрена в конструкции);
- Ту-104АК - летающая лаборатория для подготовки космонавтов в условиях кратковременного воздействия невесомости;
- Ту-104Ш - переделка одного из серийных Ту-104 в штурманский учебный самолет для подготовки персонала ракетоносцев Ту-16К-10;
- Ту-104ЛЛ - несколько серийных
Ту-104, переделанных для отработки радиотехнического оборудования самолетов Ту 128 и Ту-22М и др;
- Ту-104 "ретранслятор" - использовался при испытаниях Ту-144;
- Ту-104 2НК-8 - в 60-е годы рассматривался проект переоборудования парка Ту-104 (одновременно с Ту-16) под двигатели НК-8;
- Ту-104Д ЗНК-8 - один из первых проектов КБ по теме Ту 154;
- самолет "110" (Ту-110) - четырех-двигательная модификация самолета Ту-104;
- самолет "107" - военно-транспортный вариант Ту-104;
- самолет "118" - проект Ту-104 с четырьмя ТВД.
В период с 1957 по 1960 годы на различных модификациях Ту-104 было установлено 26 мировых рекордов скорости и грузоподъемности, больше чем на любом другом реактивном пассажирском самолете в мире.
Самолет Ту-104 находился в массовой эксплуатации до конца 70-х годов. В конце 1979 года завершилась его эксплуатация на линиях Аэрофлота. Но еще некоторое время Ту-104 использовались в интересах различных организаций и армии. Последний полет самолет типа Ту-104 совершил 11 ноября 1986 года, когда одна из машин перегонялась в Ульяновск в Музей ГВФ. Наравне с другим отечественным пассажирским реактивным самолетом первого поколения Ил-18, Ту-104 стал на длительное время основным пассажирским самолетом Аэрофлота: например, в 1960 году на Ту-104 была выполнена треть пассажирских авиационных перевозок в СССР. Всего за 23 года эксплуатации парк самолетов Ту-104 перевез около 100.000.000 пассажиров, проведя в воздухе 2.000.000 летных часов и выполнив 600.000 полетов.-