Результаты рассмотрения предложенных проектов, а также анализ работ в США по В-1 склоняли чашу весов в пользу мясищевского М-18. Но это ОКБ не располагало необходимой производственной базой и было слишком малочисленным для реализации такого сложного проекта. По решению руководства МАП, ВВС и многих других согласовывающих инстанций задание было передано в более мощное и разветвленное ОКБ А. Н. Туполева.

Проект ОКБ П. О. Сухого Т-4МС сняли с рассмотрения в основном из-за его огромной стоимости, высокой степени технического риска, а также из-за нежелания ВВС перегружать это ОКБ работой, которая могла сорвать сроки работ по Су-24, Су-25 и Су-27. В то же время военные отдавали себе отчет в том, что перехватчик для такого скоростного самолета у потенциального противника давно готов (SR-71), облетан и испытан, а вот работы по аналогичному сверхзвуковому комплексу «Валькирия» свернуты.

После всех этих событий, на многие годы решивших дальнейшую судьбу отечественного многорежимного самолета, ОКБ А. Н. Туполева приступило к проектированию самолета Ту-160 с крылом изменяемой стреловидности. Варианты с фиксированным крылом дальнейшего развития не получили. В том же 1972 году ОКБ, ЦАГИ, другие организации и предприятия отечественного ВПК, а также и научно-исследовательские институты ВВС приступили к выполнению широкой программы по оптимизации схемы, параметров будущего самолета, его силовой установки, выбору и разработке конструкционных материалов и необходимых технологий. При этом первоочередной задачей оставался выбор оптимальной структуры и взаимосвязи комплексов и систем бортового оборудования и вооружения. Всего работами по Ту-160 в СССР, в той или иной форме, занималось около восьмисот предприятий и организаций различного профиля!

Выбрав основную схему самолета, силы ОКБ сконцентрировались на отработке конкретных элементов самолета и комплекса. В качестве двигателей для силовой установки первоначально остановились на НК-25, однотипных с теми, что предназначались для Ту-22МЗ. По тяговым характеристикам двигатель в основном удовлетворял разработчиков Ту-160, но вот удельные расходы топлива необходимо было снижать, иначе межконтинентальной дальности получить не удалось бы, даже при самой идеальной аэродинамике. Как отмечалось выше, в это время ОКБ Н. Д. Кузнецова приступило к проектированию нового двухконтурного трехвального ДТРДФ НК-32, который при той же взлетной форсажной тяге 25000 кгс и бесфорсажной 13000 кгс должен был иметь удельный расход топлива на дозвуковом режиме 0,72—0,73 кг/кгс*ч и на сверхзвуке — 1,7 кг/кгс*ч.

Как и для предварительных проектов «бесхвосток», для окончательного варианта компоновки планера выбрали «интегральную» схему, объединявшую наплывную переднюю часть крыла и фюзеляж в единый агрегат. Все это сочеталось с поворотными консолями крыла с углами поворота от 20 до 65 градусов и хвостовым оперением нормальной схемы. Для оценки принятых аэродинамических решений совместно с ЦАГИ был выполнен большой объем продувок на специально подготовленных моделях. Продувки показали, что удалось получить высокое аэродинамическое качество как на крейсерском дозвуковом режиме полета, так и на сверхзвуке.

Вопросы, связанные с общей компоновкой самолета, решались в неразрывной связи с конструктивными и технологическими проблемами. Основные нагрузки воспринимала центральная фюзеляжеобразующая цельносварная титановая балка, вокруг нее группировались все остальные элементы планера. Оригинальная технология изготовления столь большого конструктивного элемента, как титановая балка, основывалась на процессе электронно-лучевой сварки в нейтральной среде. Поворотные части крыла, узлы поворота и привода по своей схеме и техническим решениям в общем повторяли принятые для Ту-22М, однако значительное увеличение размеров и нагрузок на них потребовало существенных доработок конструкции и увеличения мощности приводов.

При построении системы управления самолетом впервые в отечественной практике создания тяжелых самолетов была использована электродистанционная система (ЭДСУ) передачи информации на привод органов управления с ручки летчиков.

Совместно с Государственным научно-исследовательским институтом авиационных систем и другими организациями ОКБ вело поиск наиболее эффективной системы ракетного вооружения. Помимо сверхзвуковых маловысотных ракет предлагалось создать для самолетов подобного класса дозвуковые маловысотные крылатые ракеты с корреляционной системой навигации по рельефу местности. Планировалось вооружать самолет разнообразными наступательными ракетами, управляемым и неуправляемым оружием ближнего действия, а также иметь ракетную круговую оборону. Приоритет отдавался оружию, размещаемому во внутренних отсеках самолета, обеспечивающему поражение целей, в том числе и слабоконтрастных, без входа в зону ПВО вероятного противника.

Бортовой комплекс оборудования должен был обеспечивать навигацию и применение широкой номенклатуры бортового вооружения. Военные традиционно настаивали на оснащении самолета кормовой стрелково-пушечной установкой, ОКБ удалось убедить военных отказаться от этого требования и за счет экономии массы и свободных внутренних объемов усилить бортовую систему РЭП. Сложная и многофункциональная конфигурация системы управления бортовым вооружением потребовала широкого привлечения методов и технологий современной вычислительной техники. В системе управления вооружением были заложены принципиально новые решения. В структуре бортового комплекса появилась отдельная система управления ракетным оружием (СУРО). Все эти работы шли в тесном сотрудничестве разработчиков системы вооружения и комплекса с ОКБ (от ОКБ А. Н. Туполева этими проблемами занимался Л. Н. Базенков).

По свидетельству главного конструктора ОКБ А. Н. Туполева Валентина Ивановича Близнюка, в ноябре 1972 года Андрей Николаевич «благословил» эскиз еще только замыслившегося тогда самолета.

«У колыбели самого мощного в мире ракетоносца стоял Андрей Николаевич Туполев, — говорил В. И. Близнюк в своем интервью „Красной Звезде“. — Может, сегодня кому-то покажется невероятным, но мы приступили к работам по созданию межконтинентального тяжелого сверхзвукового самолета-носителя, способного достигать территории США или входить в необходимую для этого зону пуска ракет, в 1952-м… Конкурсные работы были проведены при жизни Андрея Николаевича Туполева. Наш проект был принят потому, что наше конструкторское бюро было единственным обладателем научно-технического и производственного задела, необходимого для реализации этой задачи…»

После проработки основных системных и компоновочно-конструктивных вопросов, согласования их с заказчиком и смежниками, открывалась «зеленая улица» для постройки Ту-160. Постановлениями Совета министров СССР было задано создание стратегического многоцелевого самолета Ту-160 в варианте ракетоносца-бомбардировщика с ДТРДФ НК-32. Практическая дальность полета с боевой нагрузкой девять тонн (две ракеты Х-45) на дозвуковом крейсерском режиме полета оговаривалась в 14–16 тысяч километров; дальность полета по комбинированному профилю, включая участок пути две тысячи километров на малой высоте (50–200 метров) или при полете на сверхзвуке — 12–13 тысяч километров. Максимальная скорость ракетоносца на высоте — 2300–2500 км/ч; максимальная скорость при полете на малой высоте — 1000 км/ч; практический потолок — 18–20 тысяч метров; масса боевой нагрузки: нормальная — девять тонн; максимальная — 40 тонн.