По обеим сторонам пилона киля, примыкающих непосредственно к фюзеляжу, размещались два двигателя ВД-7М с максимальной бесфорсажной тягой 10500 кгс и на форсаже - 16500 кгс. Топливная система самолёта состояла из 33 баков общей ёмкостью 59000 л. Топливные баки располагались на значительных расстояниях относительно центра тяжести, что привело к необходимости введения в систему специального автомата центровки, реагирующего на дисбаланс порядка 1500 кгс. Он отключал группы, вызвавшие нарушение центровки и подключал их вновь после выравнивания.

На самолётах устанавливалось оборудование для заправки в полёте - система "Конус", которое морской авиацией не использовалось.

Разведывательное оборудование самолёта состояло из станции РТР, шести аэрофотоаппаратов различного назначения, обеспечивалась также подвеска до 22 ФОТАБ-100.

Оборонительное вооружение самолёта состояло из кормовой пушечной установки ДК-20 с электрогидравлическим приводом. В комплект вооружения входили: пушка 261П конструкции Рихтера с темпом стрельбы 2500-2800 выстрелов/мин, с боезапасом 500 снарядов, радиолокационный прицел ПРС-3, телевизионный прицел ТП-1.

Максимальная скорость полёта самолёта на высоте 11000 м на форсажном режиме при полётном весе 57500 кг составляла 1465 км/ч, на бесфорсажном при весе 64000 кг - 1022 км/ч, скорость отрыва - 395 км/ч; посадочная - 300 км/ч. Практическая дальность полёта самолёта с нагрузкой 3000 кг и остатком топлива после посадки 2500 кг, на крейсерской скорости 950 км/ч - 5850 км, увеличение скорости до 1300 км/ч уменьшало дальность до 2400 км.

Потолок самолёта на максимальном режиме работы двигателей составлял 11700 м. Длина разбега при максимальном взлётном весе 85000кг - 1950 м, длина пробега с использованием тормозных парашютов - 2500 м.

Несмотря на разведывательное предназначение на самолёт можно было подвесить до 9000 кг бомб.

Освоение тяжелого недоведенного сверхзвукового самолёта представляло сложную задачу и первыми её решал лётный и инженерно-технический состав 15 одрап авиации БФ. Лидерная группа состояла из лётчиков, двух штурманов и четырёх операторов. Инструкторская группа инженерно-технического состава - 75 человек. Инструкторы начали изучение техники в июне 1961 г.

Разведчик Ту-22Р

В апреле следующего года с поступлением самолётов началось их освоение. Предварительно на аэродроме Жуковский организовали приём зачётов и экзаменов на допуск к полётам. Перед полётами с лётчиками в течение 6-7 ч проводились тренировки на тренажёре, который обеспечивал возможность отработки навыков взлёта, пилотирования в воздухе и захода на посадку только до высоты выравнивания, что и было его существенным недостатком.

Вывозные и контрольные полёты лётчики-инструкторы производили на Ту-22У на заводском аэродроме в Казани после чего тренировались на Ту-22Р на аэродроме Жуковский. Три лётных экипажа вылетели самостоятельно.

Переучивание лётного состава полка, вооружённого до этого самолётами Ил-28 началось 28 мая 1962 г. и завершилось в июне следующего года. Удалось выявить некоторые особенности самолёта: предполётная подготовка занимала 3-3,5 ч, предварительная до 7 ч. Безопасность полёта существенно зависела от центровки самолёта перед полётом и её следовало очень тщательно рассчитывать и контролировать, самолёт, кроме топлива, масла, жидкости АМГ-10, воздуха и др. заправлялся водой (в зимнее время с добавлением 40% спирта) в количестве 240 л.

Лётный состав на Ту-22Р испытывал много неудобств: рабочие места следовало занимать за час до выруливания (перед первым вылетом), так как прогрев двигателей занимал порядка 30 мин (впоследствии сократился до 15, а затем до 5 мин), значительное время затрачивалось на проверку всего управления которая проводилась совместно с техником, все посадки выполнялись с тормозным парашютом и т.п.

Трудно приходилось и техническому составу: работающие двигатели издавали шум в широком диапазоне частот, что требовало при регулировании их параметров применения специальных средств защиты органов слуха и брюшной полости (для предохранения от расстройств желудка), установка на самолёт контейнера с тормозным парашютом занимала много времени. Весьма затруднительным было и техническое обслуживание самолёта, двигателей, систем. Качество самолёта оказалось таким, что его доработки производились в течение всего времени эксплуатации вплоть до списания в 1994 г. После балтийцев на Ту-22Р переучивался 30-й одрап авиации ЧФ.

Многолетний опыт эксплуатации самолётов Ту-22Р в авиации ВМФ сопровождался катастрофами, авариями и поломками. Был случай, когда по совершенно непонятным причинам самолёт взорвался в воздухе.

Можно по достоинству оценить мрачный юмор лётчиков, выполнявших полёты на этом самолёте в последние годы, когда они заявляли, что их как наиболее ценные и редкие экземпляры следует занести в "Красную книгу". Это недалеко от истины, заслуги личного состава в деле освоения так и недоделанного самолёта безусловно заслуживает уважения.

С поступлением на вооружение ракетного комплекса Ту-16К-16 в 1962 г. стало очевидным, что самолёт Ту-16Р не способен обеспечить для них целеуказание так как дальность обнаружения надводных целей с помощью его РЛС оказалась меньше дальности пуска ракет КСР-2, достигавшей 180-200 км. В связи с этим решили самолёт Ту-16Р модернизировать с целью повышения его возможностей. Проработки показали, что это не приведёт к существенным затратам.

Модернизированный в 1965 г. на ленинградском авиационном ремонтном заводе ВМФ самолёт Ту-16Р, получил обозначение Ту-16РМ-2. Испытания его проводились в 33 центре с привлечением лётных экипажей из 9 ГНИИ ВВС.

На доработанном самолёте РЛС РБП-4 (РБП-6) заменили на более совершенную Рн-1 К (как на Ту-16КСР-2) после чего дальность обнаружения крупных кораблей увеличилась со 120-140 до 200-240 км, при этом бомбардировочное вооружение, носовую пушку и подвесную гермокабину демонтировали. Безусловно, дальность и продолжительность полёта разведывательного самолёта имеет немаловажное значение, а поскольку более экономичных двигателей промышленность так и не подготовила, то пошли по испытанному пути - увеличили заправку, установив дополнительно топливный бак на 7000 л. Суммарная ёмкость топливной системы возросла до 51000 л.