图-22M的前型图-22作为苏联的第一种超音速图-22轰炸机轰炸机，性能和航程不是非常令人满意，飞机加满油和导弹后，根本无法进行超音速飞行，就算到达目标附近时其速度达到1.5马赫，也无法有效规避当时北约的战斗机和防空导弹的拦截。因此，苏军对此轰炸机并不满意，只是少量装备，并责成各设计局开发下一代超音速轰炸机来取代图-16和图-22。
1965年公布新设计案的需求为航程至少5000千米，高空速率最少2马赫，低空穿透速率至少1马赫，载弹量20吨，并且能够在刚刚整备完成的前线机场操作。由于苏霍伊的T-4在设计上，特别是制造成本持续上升，暴露出整个企划案的风险，图波列夫在此时的提案采用现有的Kh-22反舰导弹以及K-22作战系统以降低成本，这使得图波列夫的设计获得较多的支持。1967年11月，T-4计划正式终止，改由图波列夫设计局的方案上阵。
图-22M项目存在不同于''眼罩''的新设计要素，并且面临苛刻的设计要求，设计工作计划分为三个阶段进行。第一阶段，图22-M将安装NK-144-22发动机，携带与图22K几乎一模一样的航电设备。第二阶段引入NK-22加力涡扇发动机(NK-144的改良型，加力全开时推力为215.7千牛(48500磅力))、自动飞行控制系统(AFCS)新型导航套件和新型武器。第三阶段，飞机性能继续逐步提升，最终满足苏联空军的要求。
图-22M和它的前辈一样，计划正在喀山的22号工厂中制造，初期准备进行小规模生产。之后，随着前期那些无法避免的困难逐一攻克，并渐渐达到规定性能指标，产量也会相应增加。
对设计局而言，图22-M的设计工作包含了诸多的''第一次''，尤其是可变后掠翼。整个设计思想，都围绕着这种机翼一步步变为现实。设计局仔细确定了机翼转轴位置，以及固定翼翼套，和可动外翼的相对面积，目的是在机翼复位时确保气动压力中心的偏移不超过2%的平均空气动力弦
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