Вначале перспективность нового комплекса не вызывала сомнений, поэтому решение о запуске его в серийное производство вышло задолго до завершения испытаний - 31 декабря 1958 г. Документ поручал производство ракет К-10С развернуть на заводе №31 в Тбилиси. Однако в связи с трудностями, возникшими в ходе испытаний, а также под влиянием общей тенденции свертывания авиационных вооружений в пользу стратегических ракет будущее комплекса К-10 перестало быть столь однозначным. Выпуск Ту-16К-Ю начали в Казани (первый серийный самолет №8204010 был собран в апреле 1958 г.), однако до конца 1959 г. там построили всего семь Ту-16К-10{ЗА) с системой дозаправки, а затем производство этой модификации приостановили. Строить Ту-16К-10 планировали и на заводе №1 в Куйбышеве, но вскоре это предприятие решили перепрофилировать на выпуск межконтинентальной ракеты Р-7. Тогда заместители председателя Совмина Д.Ф.Устинов и В.М.Рябиков, председатель ГКАТ П.В.Дементьев и главком ВВС К.А.Вершинин направили в ЦК КПСС письмо, в котором обращали внимание на явную недостаточность имевшейся ракетоносной группировки, состоявшей на тот момент из 90 Ту-16КС. Они предложили отсрочить снятие авиационной тематики с завода №1. Благодаря этому обращению куйбышевскому заводу до июля 1960 г. удалось сдать 59 Ту-16К-10. В июне следующего года производство этих машин восстановили на заводе №22. С учетом первых семи самолетов в общей сложности до конца 1963 г. в Казани построили 157 таких ракетоносцев. Таким образом, всего было выпущено 216 Ту-16К-10.
Ту-16К-10, построенные на заводе №22 в начале 1960-х гг., имели нестандартную для этого предприятия систему заводских номеров. В семизначном номере первая цифра ничего не означала, вторая и третья обозначали номер серии Ту-16 на данном заводе, четвертая - год выпуска, пятая и шестая - номер самолета в серии и, наконец, седьмая также не несла информации. Например, №4652012 означал, что это первый самолет 65-й серии, выпущенный в 1962 г. Укороченный номер записывался как 6501.
Ту-16К. В 1959-61 гг. в ГК НИИ ВВС проводились испытания трех опытных ракетоносцев Ту-16К с двигателями РД16-15. Самолеты были оборудованы РЛС ЕН и несли ракеты К-10С. От Ту-16К-10 они отличались увеличенной дальностью полета за счет более экономичных двигателей. Внешним отличием служили мотогондолы несколько измененной конструкции. Испытания завершились успешно, но в серию Ту-16К запускать не стали по той же причине, что и оснащенный этими же двигателями Ту-16Б.
Ту-16К-10Н. Постановлением о принятии системы К-10 на вооружение предписывалось увеличить дальности пуска ракеты до 300-350 км и снизить высотность ее применения. Работы в этих направлениях велись последовательно, т.к. решить обе задачи сразу оказалось довольно сложно. Вариант комплекса, приспособленный для применения с малых высот, был создан в 1963 г. и получил обозначение К-10Н. Он позволял производить пуски К-10СН и К-10СНБ (последняя - с ядерной боевой частью) с высоты 500-600 м, при этом на последнем участке полета ракета шла в нескольких метрах над водой. На носителе Ту-16К-10Н устанавливалась модернизированная РЛС ЕН-2-6.
Ту-16К-10Д. Такое обозначение получил вариант комплекса с увеличенной дальностью. На носитель установили модернизированную РЛС ЕН-Д с дальностью обнаружения цели до 450 км. Для нового комплекса разработали ракету К-10СД, дальность полета которой увеличили за счет большего запаса топлива. Сам ракетоносец получил обозначение Ту-16К-ЮД. В этот вариант на ремзаводах Авиации ВМФ доработали значительную часть находившихся в эксплуатации Ту-16К-10. Снизить высотность применения комплекса удалось путем доработки системы наведения и управления ракетой, которая после этого получила обозначение К-10СДВ. Диапазон возможных высот пуска расширился с 5000-10000 м до 1500 -11000 м. Пробные пуски в начале 1970 г. подтвердили эффективность внесенных изменений, после чего часть Ту-16К-10Д снова подверглась доработкам. Усовершенствованные носители могли использовать ракеты К-10СД и К-10СДВ, а также К-10С, К-10Н и К-10СНБ, но при этом дальность стрельбы несколько уменьшилась.
Ту-16К-10П. В 1972-79 гг. велись работы по созданию на базе К-10СН варианта, оборудованного станцией постановки активных помех. Ракета, получившая серийное обозначение К-10СП и оснащенная станцией «Азалия», предназначалась для прикрытия пуска боевых ракет. Самолет, оборудованный для применения К-10СП, получил обозначение Ту-16К-10П, а комплекс в целом - К-10П.
Ту-16К-10-26. В соответствии с Постановлением Совета Министров СССР №552-229сс от 23 июня 1964 г, комплекс К-26 был адаптирован для установки на Ту-16К-10Д. Модифицированная система получила обозначение К-10-26. Она предназначалась для поражения наземных и морских целей ракетами КСР-5 или КСР-2 различных модификаций и только морских целей - ракетами К-10СД или К-10С. Самолет стал называться Ту-16К-10-26, хотя иногда встречалось обозначение Ту-16К-10-26Д (индекс «Д» в данном случае «по инерции» перешел от Ту-16К-10Д). Чтобы установить балочные держатели для ракет КСР-5, на этих машинах пришлось усилить крыло, а угол выпуска закрылков ограничить 25°.
