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.

Работы в ОКБ по поиску наиболее оптимального облика будущего самолета возглавил начальник отдела технических проектов С. М. Егер. Первые работы по самолету Ту-154 начались еще в 1963 году и первоначально явились логическим развитием самолета Ту-104, но с новой хвостовой частью под три двигателя типа НК-8, с сохранением остальной части фюзеляжа и крыла Ту-104Б (проект Ту-104Д). Проект Ту-104Д на начальном этапе поисков наиболее рациональной компоновки использовался как исходный. В 1964 году был подготовлен проект самолета, уже имевший обозначение Ту-154. По компоновке самолет был аналогичен Ту-104Д, но имел диаметр фюзеляжа 3,8 метра и был рассчитан на 109 пассажирских мест в варианте компоновки пассажирской кабины первого класса и на 141 место в экономическом варианте. Носовая часть фюзеляжа по типу Ту-104 с остеклением штурманской кабины и с РЛС типа РОЗ-1. С целью обеспечения нормальной работы центрального двигателя входная часть его воздухозаборника была выполнена под небольшим положительным углом к вертикальной оси. Параллельно рассматривался вариант самолета Ту-154 с несколько измененными формой киля и расположением стабилизатора и центрального воздухозаборника, напоминавшими «Боинг-727»: носовая часть без штурманской кабины с носовым обтекателем РЛС.

К середине 1965 года на базе большого числа предварительных проектов и технических предложений сложился облик нового самолета, рассчитанного на транспортировку 18 тонн коммерческой нагрузки на расстояние 2850–4000 километров с крейсерской скоростью 900 км/ч, 5800 килограммов коммерческой нагрузки на 5800–7000 километров с крейсерской скоростью 850 км/ч, способного эксплуатироваться с аэродромов 2-го класса.

24 августа 1965 года вышло постановление Совета министров СССР, поручавшее ОКБ А. Н. Туполева спроектировать и построить среднемагистральный пассажирский самолет Ту-154 с тремя турбовентиляторными двигателями типа НК-8-2 с взлетной тягой 9500 килограммов каждый. Следует отметить, что по данному проекту среднемагистрального самолета был объявлен конкурс, в котором, кроме ОКБ А. Н. Туполева, участвовало ОКБ С. В. Ильюшина. ОКБ Ильюшина предложило проект трехдвигательного самолета с тремя двигателями типа Д-30 с взлетной тягой 6800 килограммов, проекты имели обозначения Ил-72/Ил-74 (Ил-74 — более поздний проект с увеличенным числом пассажиров).

По результатам конкурса заказ на новый самолет получило ОКБ А. Н. Туполева, так как проект Ту-154 наиболее полно отвечал требованиям эксплуатации и вбирал в себя все передовое, что было на тот период в теории и практике отечественного самолетостроения. Серийное производство самолета предполагалось развернуть на московском заводе № 30 («Знамя труда», ныне МАЛО), но впоследствии серия была передана на завод № 18 (КуАЗ) в Куйбышеве (ныне вновь Самара). 20–21 ноября 1965 года были утверждены тактико-технические требования на самолет Ту-154. В декабре 1965 года состоялась макетная комиссия. В ОКБ тем временем подготавливались чертежи для опытного производства и разворачивалось строительство первого экземпляра самолета на опытном заводе ММЗ «Опыт».

Компоновочно Ту-154 решался по схеме самолета Ту-134 с расположением силовой установки в хвостовой части фюзеляжа. В то время это была широко распространенная конфигурация, принятая многими авиационными фирмами, и самолет Ту-154 не был исключением. Аэродинамическая увязка, подбор профилей крыла в сочетании с высокой тяговооруженностью позволили добиться самой большой крейсерской скорости по сравнению с другими пассажирскими машинами аналогичного типа — до 950 км/ч при одновременном обеспечении хороших характеристик устойчивости и управляемости во всем диапазоне скоростей и высот полета.