Почти одновременно с пассажирским Ту-70 конструкторский коллектив А. Н. Туполева подготовил к лётным испытаниям новый скоростной тяжёлый бомбардировщик Ту-4. Вес пустого самолёта 35 т, взлётный — до 60 т. Экипаж из 11 человек размещался в трех герметических кабинах. Для защиты от истребителей бомбардировщик имел пять спаренных пушечных установок с дистанционным управлением. В случае необходимости вести одновременный огонь из них мог один член экипажа. Вся бомбовая нагрузка общим весом до 5 т размещалась на внутренней подвеске в фюзеляже. Крыло площадью 161,7 мг оставалось чистым.

На испытаниях Ту-4 показал скорость у земли свыше 420 км/час, на высоте в 10 км — до 560 км/час. Потолок превышал 11 км, дальность полёта с 5 т бомб достигала 5 тыс. км.

Бомбардировщик был оснащен сложным и технически совершенным оборудованием. Освоение этой машины в серийном производстве было крупным достижением советской авиапромышленности. Коллективы самолётостроительных предприятий и их смежников разработали и освоили ряд перспективных технологических и производственных нововведений и новых материалов.

Ту-4 был последним в нашей стране серийным дальним бомбардировщиком с поршневыми двигателями.