Самолет был построен на заводе №1 им. Сталина в г. Куйбышев.
В начале 1955 г. на самолёте были выполнены доработки, превратившие его из бомбардировщика в первый в СССР дальний самолёт-разведчик Ту-16Р.
До июня 1956 г. самолёт эксплуатировался на Лётно-испытательной и доводочной базе завода №156 МАП в г. Жуковском, а затем до августа 1960 г. в ГК НИИ ВВС. После списания самолёт использовался на Монинской учебно-аэродромной базе ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. В ЦМ ВВС самолёт поступил в ноябре 1967 г.
За все время эксплуатации самолёт налетал 562 часа 47 минут и совершил 218 посадок. В качестве командиров экипажа на нём летали Герои Советского Союза заслуженные лётчики-испытатели СССР Калина А.Д., Сарыгин А.В., Сухомлин И.М., будущий Герой Российской Федерации заслуженный лётчик-испытатель СССР Елисеев В.С., заслуженные лётчики-испытатели СССР Дедух С.Г., Романов В.А., Сухов Ю.М., Шибаев Н.П.