20 июня 1977 года состоялся первый полёт Ту-22М3 («45-03»).
После выполнения программы лётно-доводочных испытаний с 1978 года он запускается в серийное производство.
До 1983-го Ту-22М3 строится параллельно с Ту-22М2, а начиная с 1984-го в серии идёт только Ту-22М3.
Всего на казанском КАПО построили 268 этих машин.
Серийное производство было завершено в 1993-м.