Строительство предсерийного Ту-144 завершилось в начале 1971 года, 1 июня 1971 года самолет совершил первый полет. По программе заводских испытаний машина выполнила 231 полет, продолжительностью 338 часов, из них 55 часов самолет летал на сверхзвуке. На этой машине отрабатывались комплексные вопросы взаимодействия силовой установки и самолета на различных режимах полета. 20 сентября 1972 года машина совершила перелет по трассе Москва — Ташкент, маршрут при этом был пройден за 1 час 50 минут, крейсерская скорость во время полета достигала 2500 км/ч. Предсерийная машина стала основой для развертывания серийного производства на Воронежском авиационном заводе, которому решением правительства было поручено освоение в серии Ту-144.

Первый полет серийного Ту-144 с двигателями НК-144А состоялся 20 марта 1972 года. В серии, по результатам испытаний предсерийной машины, была откорректирована аэродинамика крыла и еще раз несколько увеличена его площадь. Взлетная масса в серии достигла 195 тонн. Удельный расход топлива НК-144А к моменту эксплуатационных испытаний серийных машин намеревались довести за счет оптимизации сопла двигателя до 1,65–1,67 кг/кгс*ч, а в дальнейшем до 1,57 кг/кгс*ч, при этом дальность полета должна была увеличиться до 4550 километров.

Первая серийная машина 3 июня 1973 года во время демонстрационного полета в Ле-Бурже потерпела катастрофу. Погиб экипаж во главе с заслуженным летчиком-испытателем СССР, Героем Советского Союза М. В. Козловым (вместе с ним в этом полете погибли второй пилот В. М. Молчанов, заместитель главного конструктор В. Н. Бендеров, бортинженер А. И. Дралин, штурман Г. Н. Баженов, инженер Б. А. Первухин). Для расследования катастрофы была создана комиссия, в которой принимали участие специалисты СССР и Франции. По результатам расследования французы отмечали, что отказа в технической части советского самолета не было. Причиной катастрофы, возможно, явилось внезапное появление истребителя «Мираж III» прямо по курсу набиравшего высоту Ту-144, заставившее М. В. Козлова делать недопустимо резкий маневр, и, возможно, ряд трагичных случайностей на борту самолета, приведших к катастрофе.

Пожалуй, наиболее точно о той катастрофе в Ле-Бурже сказал известный летчик-испытатель, Герой Советского Союза Э. В. Елян: «Эта катастрофа — горький пример того, как стечение мелких, на первый взгляд, незначительных небрежностей, в данном случае и со стороны французских служб управления полетами, привело к трагическим последствиям».

Андрей Николаевич Туполев до этой громкой, вошедшей в статьи, учебники, справочники и беллетристические произведения катастрофы уже не дожил.

В первый пассажирский рейс Ту-144 отправился 1 ноября 1977 года. Полеты на расстояние 3260 километров проходили на высоте 16–17 тысяч метров со скоростью 2000 км/ч и проводились раз в неделю, количество пассажиров на борту не превышало 80 человек. До момента прекращения регулярной эксплуатации самолета для пассажирских перевозок, в мае 1978 года, экипажи «Аэрофлота» на Ту-144 выполнили 55 рейсов, перевезя 3284 пассажира. Полеты совершали летчики гражданской авиации, в присутствии инструкторов из туполевского ОКБ. Инструкторами на Ту-144 летали известные летчики-испытатели Э. В. Елян, И. К. Ведерников и другие.

Иван Корнеевич Ведерников говорил, что от полетов на Ту-144 он, как летчик, получал настоящее удовольствие, настолько стабильно и устойчиво вела себя машина в полете.

Ту-144 с двигателями НК-144А стал первым в СССР пассажирским самолетом, который получил национальный сертификат летной годности на безопасность перевозки пассажиров, остальные самолеты «Аэрофлота» в то время подобного сертификата не имели (исключение составлял Ту-134, который был сертифицирован в Польше по английским нормам летной годности).

Всего было построено 16 самолетов Ту-144. В катастрофе в Ле-Бурже в 1973 году погиб первый серийный экземпляр машины и все шесть членов экипажа и инженеров. 23 мая 1978 года Ту-144 совершил вынужденную посадку в поле под Егорьевском: шесть членов экипажа не пострадали, два инженера — О. А. Николаев и В. Л. Венедиктов погибли.

Самолетов этого типа в летно-пригодном состоянии в настоящее время не осталось.

Одной из главных задач, указанных в задании на проектирование, — экономической конкурентоспособности сверхзвукового пассажирского самолета, не удалось достичь ни на Ту-144, ни на «Конкорде» — слишком высок был удельный расход топлива. Тем не менее уровень научно-технических задач, решенных при проектировании, производстве и эксплуатации этих машин, открыл новые пути и поставил их в отдельный ряд в истории развития человечества. Все заявленные создателями Ту-144 летно-технические характеристики были достигнуты.

Будь этот самолет в строю ГВФ сегодня, мы имели бы возможность добираться из Москвы до Хабаровска за три часа!

Заметим, что «Конкорды» оставались в эксплуатации до 2003 года, перевезли они около трех миллионов пассажиров. В катастрофе был потерян один «Конкорд» (в 2000 году) и один был «разобран на запчасти» (?). Все 18 «Конкордов» из двадцати построенных в настоящее время экспонируются в различных авиационных музеях мира.

Надо ли говорить, что реализация больших технических проектов оказывает самое благотворное влияние на национальное самосознание, укрепляя старшее поколение и призывая в инженерные и летные, а отнюдь не в криминальные и юридические ряды, лучшую молодежь. Недаром «Конкорд», вылетавший из столицы Англии в Штаты с аэродрома в Хитроу, лежащего к западу от Лондона, стартовал на восток и на небольшой, около тысячи метров, высоте совершал над городом разворот, демонстрируя миллионам людей величие, свершенное человеческой мыслью.

Наряду с разработкой гиперзвуковых самолетов в конце 1960-х годов ведущие авиакосмические КБ страны были поставлены перед задачей скорейшего проведения научно-исследовательских работ по созданию воздушно-космических самолетов (ВКС). По замыслу энтузиастов, реализация программы создания воздушно-космического самолета позволила бы экономически и технически более эффективно решить проблему перемещения в околоземном пространстве, создавала условия для освоения и развития новых технологий, что предполагало новый рывок в будущее. Фактически работы велись в двух направлениях: создание многоступенчатых авиационно-космических систем и одноступенчатых воздушно-космических самолетов. ОКБ А. Н. Туполева сосредоточивалось на решении последних задач.

Для Андрея Николаевича новые задачи, возникшие вместе с первыми успехами в космосе, не были откровением. Еще в начале 1960-х годов, после личного знакомства с Курчатовым и другими атомщиками, его захватила идея создания самолета с ядерным ракетным двигателем. Конкретные работы над воздушно-космическим самолетом с ядерно-ракетным двигателем начались в ОКБ и в других предприятиях отрасли в 1966 году при личном участии Андрея Николаевича.

Большим приверженцем воздушно-космических платформ был первый заместитель начальника ЦАГИ академик Г. С. Бюшгенс, часто бывавший в ОКБ, принимавший самое деятельное участие во многих его работах. Он считал, что именно воздушно-космические платформы, как место старта боевых ракет, придут на смену самолетам-ракетоносцам.