2018年12月28日，俄罗斯联合航空制造集团官网报道，以S.P. 戈尔布诺夫命名的喀山航空生产联合体（隶属于图波列夫公司）试飞场站，深度现代化升级的图-22M3M导弹轰炸机成功首飞。来自茹科夫斯基飞行测试和完工基地的试飞员奥列格·佩图宁领导机组完成了本次试飞。本次试飞，飞行高度1500米处，持续37分钟。在飞行期间，对作为该机深度现代化升级而安装的新机载系统和设备进行了必要的检查。根据机组人员的说法，航班一切正常，机载系统和设备没有问题。

作为深度现代化的一部分，图-22M3M安装了一套基于俄罗斯国产元器件的的全新现代化数字式航电系统。尤其是，该机安装了全新导航，通信，瞄准设备，发动机和燃料自动化控制系统以及电子战设备。原机80%的航电设备完成了更新换代，可以提高导航精度和飞行控制自动化水平，简化维护和飞行前培训。图-22M3M的机载无线电电子设备与目前正在研制的现代化升级型图-160M采用了类似的通用系统。这项工作的结果是图-22M3M航空系统的战斗性能得以显著提升。

首架图-22M3M原型机是图波列夫公司目前正在执行的俄罗斯战略和远程航空兵大规模现代化计划的一部分。该计划的下一阶段是根据国家联合测试的结果对现役首批图-22M3战斗机进行深度现代化升级。图-22M3M是一款远程多用途轰炸机，是对图-22M3轰炸机的新改进。喀山航空厂总共生产了大约500架各型号的图-22M。经过升级后的图-22M最大速度可以达到2.4马赫，可以攻击除葡萄牙和挪威以外的所有欧洲国家，如果经空中加油，还可以从前苏联经北极基地起飞，攻击美国本土目标后，飞回国内基地。