Ту-22М2
В 1955 г. началось переучивания на Ту-16. Первые летные экипажи проходили переподготовку в Энгельсе под руководством инструкторов из 203-го гвардейского ТБАП. Самыми первыми освоили Ту-16 летчики майоры Казимирчук, Постернак и Борганинов. Три экипажа полка выполнили облет аэродромов истребительной авиации ПВО с целью ознакомления летного состава с новой техникой и выработки новых приемов воздушного боя реактивных истребителей с реактивными бомбардировщиками. До конца года полк в составе 15 экипажей завершил переучивание на Ту-16. Все 15 экипажей принимали участие в воздушных парадах над Москвой. Средний налет на Ту-16 составил 104 ч на экипаж.
Первые крупные учения после перевооружения на Ту-16 были проведены 9 июня 1956 г. на перелете с Чкаловской в Мачулищи. Отрабатывались действия тяжелого бомбардировочного авиаполка в составе дивизии совместно с самолетами-постановщиками помех по разрушению стартовых площадок запуска ракет типа «земля-земля» дальнего действия в условиях преодоления сильной ПВО, радио- и радиолокационных помех. Учение проходило совместно с истребительной авиацией Московского округа и Минским корпусом ПВО. Экипажи бомбардировщиков «отразили» 22 атаки истребителей.
На следующий год общественность Северной Пальмиры широко праздновала 250-летие города на Неве. Праздник проходил с 1 1 по 14 июля 1957 г. «на земле, в небесах и на море». Дальнюю Авиацию представляли 18 Ту-1 6 из 52-го полка. Многие гвардейцы были награждены юбилейными медалями.
В 1958 г. были проведены первые полеты в Арктике (летали три экипажа). Гвардии майор Базарный и заместитель командира 45-й ТБАД Герой Советского Союза гвардии полковник Алехнович впервые в мире выполнили посадку реактивного бомбардировщика на дрейфующую льдину (ледовый аэродром станции «Северный Полюс-6»). Два экипажа прошли подготовку в качестве заправляемых днем, четыре экипажа - в качестве заправщиков (также днем). Отныне на два десятка с хвостиком лет полеты в Арктику и на дозаправку стали почти рутиной. Полеты на сброс специзделий рутиной не назовешь: в сентябре 1961 г. экипаж гвардии подполковника Сальникова принимал участие в испытании термоядерного оружия на Новой Земле.
На свое нынешнее место дислокации, в Шайковку, 52-й гв. ТБАП перебазировался в июне 1959 г.
В марте 1961 г. полк из 22-й дивизии передали в 326-ю ТБАД. В феврале 1964 г. - очередное переподчинение, теперь полк включили в состав 56-й ТБАД.
Август 1962 г. был отмечен трагедией. 15 августа на выполнение воздушной стрельбы на полигоне ушла пара Ту-16. Ведущим был определен самолет командира отряда гвардии майора В.Т. Максимова, ведомым - Ту-16 гвардии капитана М.Г. Каримова. Оба командира корабля - военные летчики 1-го класса, но Каримов не имел опыта полетов в плотном строю. Вопреки указаниям, майор Максимов перед полетом отдал указание подчиненному при возвращении с полигона идти ведущим. На обратном пути ведомый самолет (Максимова) «наехал» на самолет ведущего (Каримова). По словам очевидцев, самолеты сложились в воздухе. Оба экипажа погибли.
Необычные учения прошли в 1966 г. Проверялась возможность поддержки ядерным и обычным оружием высадившегося в глубоком тылу противника воздушного десанта. Полк принимал участие в маневрах в полном составе: 29 экипажей, 26 самолетов.
Полк долгое время был вооружен самолетами Ту-16 в варианте классического бомбардировщика. Теоретическое освоение системы К-16-11 началось в 1967 г. Первый практический пуск ракеты КСР-2 в истории полка выполнил в 1969 г. экипаж командира 52-го гв. ТБАП гвардии полковника Сабурова (штурман гвардии подполковник В.Ф. Рожков). На вооружении 1-й эскадрильи состояли Ту-16 с ракетами КСР-11, 2-й эскадрильи - Ту-16 с ракетами КСР-2, на вооружении 3-й -постановщики помех.
Помимо охоты за надводными целями, в 1970 г. полк начал осваивать поиск и уничтожение субмарин, используя целеуказание и наведение от самолетов ПЛО морской авиации. Продолжались полеты в Арктике. В 1971 г. 12 экипажей летало с тундровых аэродромов в Воркуте и Чекуровке. В 1972-1973 г.г. на вооружение двух первых эскадрилий поступил единый ракетный комплекс К-26 с ракетами КСР-5. На вооружении состояло 30 самолетов Ту-16 - 21 ракетоносец и девять постановщиков помех.