После завершения работы макетной комиссии в 1961-м «Аэрофлот» выпустил уточненные требования на Ту-124А. ОКБ-156 предлагалось довести коммерческую нагрузку до 7 тысяч килограммов при полете на расстояние 1500 километров и до 4 тысяч килограммов — на дальность 3 тысячи километров. При этом допускалось увеличение длины разбега и пробега до 900 метров. Количество пассажирских мест возрастало до 65–70.
В начале 1962 года на опытном заводе № 156 началась сборка первого Ту-124А из агрегатов, изготовленных на заводах-смежниках. На первом этапе проектирования и постройки прототипа работами по самолету руководил Д. С. Марков. Затем его сменил Л. Л. Селяков [83], перешедший в ОКБ-156 из ОКБ-23 В. М. Мясищева.
На проектирование и постройку опытного самолета ушло три года. 29 июля 1963 года экипаж во главе с заслуженным летчиком-испытателем СССР, впоследствии Героем Советского Союза А. Д. Калиной совершил на Ту-124А первый полет. Вторым пилотом был летчик-испытатель Е. А. Горюнов (впоследствии заслуженный летчик-испытатель СССР, Герой России), в дальнейшем его сменил Герой Советского Союза H. H. Харитонов.
Практически одновременно с Ту-124А появился аналогичный английский самолет ВАС111, совершивший первый полет 20 августа 1963-го. Летные испытания ВАС111 до октября 1963-го проходили довольно успешно и даже с некоторым опережением по отношению к Ту-124А. Но 22 октября произошла катастрофа.
Опытный ВАС111 в полете с выпущенными во взлетное положение закрылками при достижении минимальной скорости попал в еще не изученный режим «глубокого сваливания». Оперение самолета, вышедшего на большие углы атаки, попало в спутную струю от гондол двигателей. Система управления рулями высоты не смогла преодолеть аэродинамические нагрузки на них в этой ситуации, и все усилия пилотов уменьшить углы атаки оказались тщетны. Самолет, парашютируя, ударился о землю, похоронив под собой экипаж.
Причины катастрофы ВАС111 учли в ОКБ-156 и на фирме «Дуглас». На строившемся прототипе ДС-9 и последующих Ту-124А (с 20 ноября 1963 года — Ту-134) устанавливается горизонтальное оперение с площадью, увеличенной на 30 процентов.
Летные испытания прототипа («нулевки») закончились 6 ноября 1964-го. 9 сентября 1964 года совершил первый полет дублер харьковского завода еще со старым горизонтальным оперением и салоном, рассчитанным на 64 пассажира.
Не дожидаясь появления доработанной машины, решили поскорее завершить заводские испытания дублера с последующей передачей его в ГК НИИ ВВС. В декабре машину передали в Чкаловскую.
А14 января 1966 года, выполняя очередной испытательный полет, Ту-134 потерпел катастрофу, унеся жизни восьми человек во главе с командиром корабля летчиком-испытателем С. В. Евсеевым.
После серии катастроф с Ту-104 все пассажирские самолеты стали испытываться на больших углах атаки, вплоть до сваливания. Не миновала эта участь и Ту-134. С этой целью вторую серийную машину оборудовали хвостовым фюзеляжным противоштопорным парашютом и горизонтальным оперением увеличенной площади. Испытания проводились с октября 1966-го по февраль 1967-го.
С марта по июль 1967-го проходил второй этап совместных государственных испытаний самолета с участием НИИ ГВФ. В этом же году с апреля по август проводились эксплуатационные испытания Ту-134 первых серий со взлетной массой до 45 тонн, рассчитанных на 72 пассажира. В сентябре 1967-го первый Ту-134 совершил пассажирский рейс на трассе Москва — Адлер.
Впервые в практике отечественного самолетостроения конструкция Ту-134 и его летные данные прошли международный контроль, а сама машина получила международный сертификат летной годности. Польская государственная инспекция выдала 9 ноября 1969 года сертификат на соответствие Ту-134 британским нормам летной годности (BCAR).Ту-134 всех модификаций имели сертификаты на соответствие международным нормам (ICAO)по шуму на местности, что позволяло использовать их на международных линиях.
На создание Ту-134 затратили десять лет и три месяца, в том числе три года на проектирование и постройку прототипа. На доводку и испытания ушло четыре года и три месяца. Со временем Ту-134 в «Аэрофлоте» взял на себя львиную долю перевозок на ближнемагистральных трассах. По уровню шума и вибраций в пассажирском салоне самолеты были самыми комфортабельными в «Аэрофлоте». Топливную эффективность удалось поднять в последних модификациях с 55 до 34–39 г/кресло*км, а количество пассажиров — до 80–90. До начала 1990-х парк Ту-134 только в СССР перевез около пятисот миллионов пассажиров и сегодня продолжает работать на линиях стран СНГ и в ВВС.
За создание семейства самолетов Ту-134 в 1972-м руководство ОКБ имени А. Н. Туполева, смежных предприятий и ГВФ удостоились Государственной премии.
К началу XXI века самолет перевез более шестисот миллионов пассажиров. В 2009 году в России эксплуатировалось около ста самолетов этого типа.
Всего было построено 852 самолета Ту-134, 69 самолетов были потеряны в двадцати странах мира, из них 40 погибли в катастрофах.
Знания и опыт, приобретенные в послевоенный период при разработке, испытаниях, доводке и эксплуатации первых реактивных пассажирских самолетов, позволили коллективу ОКБ А. Н. Туполева в начале 1960-х годов приступить к работам над среднемагистральным пассажирским самолетом следующего поколения. Первые пассажирские самолеты с газотурбинными двигателями Ту-104 и Ту-114 родились на базе боевых самолетов Ту-16 и Ту-95, Ту-124. Ту-134 по многим основным техническим решениям был все-таки удачным развитием идей, заложенных в туполевском реактивном пассажирском первенце. В отличие от них программа создания нового среднемагистрального пассажирского самолета, получившего обозначение Ту-154, стала для коллектива ОКБ первым пассажирским самолетом, не имевшим даже в «праотцах» военного прототипа. Самолет Ту-154 с самого начала разрабатывался по канонам проектирования пассажирской машины с предварительным изучением предполагаемых потребностей на подобный самолет со стороны гражданского воздушного флота на ближайшие 15–20 лет, то есть до начала 1980-х годов. Изначально в проекте самолета предполагалось внедрить большое количество технических новаций, позволявших построить самолет, существенно превосходящий по многим параметрам сразу несколько типов отечественных пассажирских самолетов и поэтому способный заменить их в эксплуатации. Одновременно ставилась задача создать лайнер, не уступающий по своим параметрам проектирующемуся в США самолету того же класса «Боинг-727».
В начале 1960-х годов на воздушных линиях «Аэрофлота» средней протяженности от 1500 до 3500 километров прочно обосновались самолеты Ту-104, Ил-18 и Ан-10. Из них Ту-104 и его модификации обладали самой большой крейсерской скоростью и обеспечивали наилучший комфорт. У Ан-10 были наилучшие взлетно-посадочные характеристики, у Ил-18 — наибольшие дальности полета и экономические показатели. Отечественный гражданский воздушный флот имел в своем распоряжении три разных пассажирских самолета одного класса, что порой приводило к сложностям в эксплуатации самолетов, конструктивно отличавшихся друг от друга.
Поэтому именно в этот период на повестку дня встал вопрос о замене трех разнотипных самолетов, эксплуатировавшихся практически на одних и тех же авиалиниях, одним. При этом выдвигалось условие: новая машина должна была вобрать в себя лучшие качества своих предшественников, с учетом некоторых новых нормативных требований к пассажирским самолетам, которые как раз начали вводить в период создания Ту-154, в частности, более жесткие требования к взлетно-посадочным характеристикам. Мыслилось, что новый самолет будет создаваться с учетом последних достижений отечественного и мирового самолетостроения. Предварительные работы по самолету заняли около двух лет, и в ходе аванпроектов и эскизного проектирования самолет претерпел ряд изменений, сохраняя основные идеи, заложенные в первоначальный проект.