Силовая установка представлена двумя турбовентиляторными двигателями НК-22 (дальнейшее развитие НК-144-22). Номинальная мощность каждого 14 500 кгс, на форсаже – 22 000 кгс. Топливная система из девяти групп баков обеспечивает заправку 50 000 кг.
Экипаж четыре человека. В отличие от Ту-22 все члены экипажа катапультируются вверх. Автоматизированная система управления катапультированием позволяет производить раздельное и принудительное покидание самолёта на разбеге (пробеге) на скорости не менее 130 км/ч.
Комплекс управления основным вооружением включает бортовую РЛС типа ПНА, которая используется в режиме навигации и прицеливания, и оптический бомбардировочный прицел с телевизионным каналом. Бортовой навигационный комплекс дублирован, система боевого управления получает от него информацию о месте самолёта, его курсе и скорости полёта. Система автоматического управления самолётом обеспечивает полёт по запрограммированному маршруту и выдерживание заданного профиля. В состав комплекса входит ЦВМ.
Оборонительное вооружение самолёта состоит из двухствольной пушки ГШ-23 в кормовой части фюзеляжа с темпом стрельбы до 4000 выстрелов в минуту. Оператор огневой установки управляет огнём дистанционно, используя для прицеливания телевизионный и радиолокационный прицелы. Система РЭБ включает активные и пассивные средства, а также инфракрасные станции обнаружения и предупреждения об атаке.
В ходе испытаний бомбардировщик показал скорость 1800 км/ч, дальность – 5 100 км.
Ударные возможности самолётов Ту-22М2 определяет его ракетная система Х-22. В ракетном варианте обеспечивалась подвеска ракеты X- 22М в грузовом отсеке в полуутопленном положении. Под крылом две ракеты находились на балочных держателях, закрытых обтекателями.
Работы по созданию ракетной системы велись в соответствии с Постановлением Совмина СССР от 17 июня 1958 г. В 1962 г. были подготовлены опытные образцы. Аппаратура системы наведения отрабатывалась на самолётах Ту-16 на морском полигоне в районе Феодосии. Ракетная система Х-22 поступила на вооружение в 1964 г.
Крылатая ракета Х-22Н выполнена по нормальной аэродинамической схеме с несущим крылом стреловидностью 75 град, площадью ок. 4,5 м ? и крестообразным оперением. Корпус, крыло и оперение сварные из высокопрочной стали. Активная радиолокационная система наведения обеспечивает захват цели на подвеске перед пуском, на дальности 300-400 км. Цельноповоротные рули ракеты приводятся в действие мощными гидравлическими рулевыми приводами, питаемыми бортовой насосной станцией. Для удобства транспортировки и подвески на самолёт нижний киль отводится в горизонтальное положение. Подробно о ракете Х-22 и ее вариантах было рассказано в «АиК» 9/2005.
В бомбардировочном варианте нагрузка самолёта достигает 24 000 кг. Бомбы размещаются в отсеке вооружения фюзеляжа и под крылом.
Самолёты Ту-22М привлекли совершенно необоснованное к ним внимание. Соединённые Штаты посчитали их (по-видимому, так было выгодно) стратегическими бомбардировщиками, и они стали предметом споров на всевозможных совещаниях по ограничению стратегических вооружений. В итоге СССР взял на себя обязательство не придавать этим самолётам стратегических функций (при всем желании осуществить это, учитывая дальность полёта самолёта, не представлялось возможным) и со всех модификаций Ту-22М поснимали систему заправки в воздухе (к большому удовлетворению лётного состава).
Представляется целесообразным оценить, насколько возросли возможности МРА с поступлением самолётов Ту-22М2. Самолёт более современный, как и его оборудование, что продлила век ракетоносцев. В сравнении с Ту-16 он значительно дороже, обслуживание существенно усложнилось, тактический радиус, тем не менее, практически не изменился – порядка 2 200 км с одной ракетой. На самолет можно было подвесить три ракеты, но радиус в этом случае не превышал 1100 км, а сверхзвуковая скорость вообще мало что давала.
Единственное, что реально выиграла морская авиация – продление существования МРА в связи с поступлением на вооружение более нового самолёта.
В послевоенные годы монополию в области разработки тяжёлых самолётов захватило ОКБ Туполева. Андрей Николаевич диктовал свои условия, пользовался поддержкой высшего руководства страны и соответственно МАП. Возвращаясь в прошлое, имеются основания полагать, что авиация нашей страны, и морская в частности, упустили в своё время возможность получить самолет, значительно опережавший свое время и обладавший более высокими характеристиками, чем самолеты ОКБ Туполева.
Эта история развивалась так. Несколько институтов разработали в 1961 г. требования к бомбардировщику, предназначенному для ударов по корабельным соединениям и группам ВМС США и НАТО без входа в зону их активных средств ПВО, которая в то время принималась равной 350-400 км (с началом серийного производства палубных самолётов радиолокационного дозора Е-ЗА в 1964 г. размеры этой зоны существенно возросли). Предполагаемое вооружение самолёта – противокорабельные ракеты с дальностью 1 500 км. В ТТТ записали, что самолёт должен обеспечивать возможность его эксплуатации с грунтовых аэродромов.