20世紀60年代初，蘇聯第一代超音速轟炸機——圖-22“眼罩”在服役後暴露出大量缺點，未能達到預期目標，尤其是可靠性差並且難以維護，事故頻發令蘇軍對其極為不滿。1962年，圖波列夫開始嘗試對圖-22進行重大改進，包括改用可變後掠翼設計並更換新的發動機。起初圖波列夫推出了106方案，但經過分析後發現存在設計缺陷，接著又推出了進一步優化的125方案。
圖-22“眼罩”轟炸機
與此同時，為了應對美國正研發中的XB-70“女武神”超音速轟炸機，蘇聯政府啟動了下一代超音速戰略轟炸機研製計劃。蘇聯政府對包括圖波列夫設計局、蘇霍伊設計局在內的各設計局提供的方案進行了審查，結果蘇霍伊T-4（100工程）勝出，圖波列夫推出的類似美國XB-70外形的135方案被否決。受新一代超音速轟炸機項目的影響，圖波列夫基於圖-22改進的125方案也未被採納。
蘇霍伊T-4轟炸機
不過後來T-4轟炸機在研發過程中遇到了許多跟XB-70一樣的難題，比如為了達到3馬赫的飛行速度不得不大量使用昂貴的鈦合金，使得造價非常之高。加上製造工藝複雜，研製難度非常之高。T-4轟炸機在研發階段暴露出的一系列問題讓圖波列夫看到了機會，並於1965年自行推出了基於圖-22改進的145方案。在圖波列夫的遊說下，蘇聯空軍表示支持145方案繼續推進。
早期的145方案的外形仍與圖-22轟炸機沒有太大區別，包括髮動機佈置位置。但是到了1967年圖波列夫對該方案進行了全方位的修改，外形變得類似圖-128遠程截擊機，與圖-22已經沒有任何相似之處。1967年11月，蘇聯政府正式批准圖波列夫145方案上馬研發，並啟動項目為其研發配套的Kh-22導彈。在面對蘇聯政府時，圖波列夫將該機稱為圖-22KM，後來改為圖-22M，而圖波列夫內部稱之為AM。
烏克蘭國家空軍博物館中的圖-22M0
圖-22M由喀山航空製造廠負責生產，第一架原型機於1969年組裝完成，被命名為圖-22M0，並於同年8月成功進行了首飛。後續又有8架原型機被生產出來，其中5架提供給了位於梁贊市的航空作戰訓練中心，用於該轟炸機正式列裝前的機組人員培訓工作。美國情報部門在該機首飛當年就得知了圖-22M的存在，並在1970使用偵察衛星首次拍攝到了該機，但是美國當時將其稱為圖-26，代號逆火（Backfire）。
雖然光從名稱來看很容易讓人以為圖-22M是圖-22的改進型，但實際上“逆火”和“眼罩”是兩型完全不同的飛機。如此命名很大程度上是蘇聯當時政治環境所致，赫魯曉夫推崇的導彈至上轟炸機過時論餘毒未散，蘇霍伊T-4尚在正常研發之中，圖波列夫又因圖-22的設計缺陷遭到質疑，圖波列夫深知稱其為全新的機型在當時很難得到當局的批准。
圖-22M0在飛行測試中暴露出了許多問題，蘇聯空軍發現該機許多性能甚至還不如圖-22，需要經過深度改進才能達到設計要求。另外，該機使用的NK-144型發動機可靠性較差，壽命也很短。1969年12月，在蘇聯空軍司令部的督促下，圖波列夫開始研製優化設計的圖-22M1。
圖-22M1原型機
第一架圖-22M1於1971年被製造出，同年進行了一系列飛行測試，北約代號逆火-A。經過優化設計後的圖-22M1較圖-22M0自重減少3噸左右，並優化了進氣口、機翼結構。圖-22M1還增加了自衛武器，機尾安裝了一座配有兩門GSh-23L炮的9A-502型遙控炮塔。不過由於圖-22M1仍然使用NK-144發動機，整體性能上較前型並沒有太大的突破，製造9架之後就停產了。
基於圖-22M1暴露出的不足，圖波列夫又推出了改進後的圖-22M2，該機北約代號逆火-B。圖-22M2換裝了可靠性顯著提高且動力更強勁的NK-22發動機，另外該機的氣動性能、整體可靠性也都明顯提高，並得到了蘇軍的認可，成為了逆火系列首個大批量生產的型號，共製造了211架。不過在美蘇戰略武器削減談判中，美國堅持要將圖-22M2列入蘇聯的戰略武器名單中，即便是蘇聯堅稱該機只是圖-22的改進型，受此限制，圖-22M2不得不去掉了空中加油裝置！
挪威空軍F-16攔截圖-22M2
在圖-22M2批量生產過程中，圖波列夫仍然在不斷嘗試挖掘該機的潛力，1974年1月，一架用於測試新型NK-25發動機的圖-22M2E被製造出來。NK-25發動機動力更為強勁，是當時世界上推力最大的航空發動機，最大推力從NK-22的22噸提高到了25噸，並且燃油經濟性和可靠性更高。1974年6月，蘇聯確定發展使用NK-25發動機、優化氣動設計、減輕自重、改善操控性的新一代圖-22M3，北約代號逆火-C。
後掠角調至最小準備起飛的圖-22M3
除了換裝動力更強勁的NK-25發動機外，圖波列夫還對圖-22M3的氣動設計進行了大幅度的修改，包括改用米格-25類似的斜切矩形可調進氣道，機頭整流罩變得非常修長且上翹，這些修改都是為了獲得更大的飛行速度。圖-22M3自重更小，包括起落架等許多機身部件都進行了減重設計，並大量使用強度高且輕的鈦合金，即便是新的發動機更重，但圖-22M3的自重卻比圖-22M2降低了2噸。同時圖-22M3彈倉加裝了旋轉彈藥掛架，換裝大量新型現代化電子設備。
圖-22M3和NK-25發動機
此外，圖-22M3的機翼設計也經過優化，主翼前緣最大後掠角由60度修改為65度。可變後掠翼的優勢在主翼處於最小後掠角時，因翼展增大使展弦比變大，使得波阻和升力增大，所以通常在起飛、降落、投彈時調小後掠角。當主翼後掠角變大時，展弦比隨之變小並使波阻降低，所以一般在超音速飛行時將主翼後掠角度調大。顯然，採用可變後掠翼設計的圖-22M3可以通過調整主翼後掠角來兼顧亞音速和超音速飛行性能。
亞音速巡航時後掠角調至最小
更大的後掠角加上強勁的發動機和良好的氣動佈局使圖-22M3能夠飛得更快，可達2.05馬赫，圖-22M2最大速度為1.65馬赫，許多三代戰機最大速度也不過2馬赫左右，對於一型最大起飛重量可達126噸的轟炸機而言實屬不易。更重要的是圖-22M3最大低空飛行速度也可超過1馬赫，低空突防能力非常強。
圖-22M3作為撐起蘇俄戰略空軍的三駕馬車之一，一直被視為機密裝備，作戰半徑和航程等關鍵數據沒有公開，目前流傳的這些數據都來自非官方渠道，並且與實際有較大出入。目前外界廣為流傳圖-22M3作戰半徑在2000公里左右，航程6800公里，但許多觀點認為這些數據與實際數據相比嚴重縮水。
超音速飛行時調大後掠角
在圖-22M0問世後，圖波列夫聲稱該機的作戰半徑僅2200公里，但據美國國防情報局（DIA）調查得出的數據是4000公里，美國中央情報局（CIA）調查得出的數據也與之相差不大，外界普遍認為蘇聯為了讓該機不受美蘇戰略武器削減談判影響，故意對外透露了縮水後數據。1980年，一名蘇聯叛逃者告訴西方，蘇軍經常使用逆火進行洲際攻擊訓練，其航程大於圖-16，只是蘇聯採取了一系列手段來掩蓋其真實性能。
圖-22M3最大載彈量達24噸，可使用Kh-22遠程導彈、Kh-15近程導彈、FAB-250（250公斤級）和FAB-1500（1500公斤級）自由落體炸彈。一架圖-22M3最多可掛載三枚尺寸巨大的Kh-22，其中機腹以半埋入形式掛載一枚，機翼各可掛載一枚。圖-22M3可以掛載多達10枚Kh-15導彈，其中機翼下采用複合掛架掛載4枚，彈倉內的旋轉式掛架可掛載6枚。
圖-22M3掛載3枚Kh-22導彈
Kh-22導彈是逆火最具威懾力的武器，由彩虹設計局研發，北約代號為AS-4廚房，作為專為圖-22M研發的配套裝備，蘇聯的初衷就是用其打擊美軍航母等在內的高價值水面艦艇。Kh-22體型非常巨大，彈長12米，直徑近1米，自重6噸，射程高達600公里，最大速度可達4.6馬赫，既可使用1噸重的高爆彈頭，也可用35萬噸至100萬噸TNT當量的核彈頭，即便是使用常規彈頭，一枚就可以讓一艘航母失去戰鬥力。
Kh-15導彈在當時也不容小覷，同樣由彩虹設計局研發，北約代號AS-16回馬槍。其彈體長4.8米，直徑近0.5米，最大射程300千米，最大速度高達5馬赫，同樣既可用常規戰鬥部也可用核彈頭，並且採用主動雷達制導。雖然射程和威力不如Kh-22，但該彈攻擊模式在當時來說非常難以攔截，發射後會爬升到4萬米的高空然後俯衝攻擊目標，以當時的反導技術和末端防禦技術，基本無法攔截。
圖-22M3掛載6枚Kh-15和兩枚Kh-22
逆火轟炸機配備的Kh-22和Kh-15導彈在當時讓美軍十分頭疼，尤其是Kh-22遠程導彈讓逆火具備了防區外攻擊能力，更讓美軍憂心的是蘇聯生產了數百架圖-22M2和M3，一旦在衝突中蘇軍動用大量該型轟炸機對美軍艦隊發起飽和式進攻，美軍很難招架，逆火系列也因此成為了美國海軍當時最忌憚的蘇軍裝備之一，是名副其實的“航母殺手”。為了降低逆火轟炸機對美軍艦隊的威脅，美國專門為F-14艦載機研發了AIM-54不死鳥遠程空空導彈。
蘇聯還以圖-22M3為基礎研發了帶有電子戰設備和偵察設備的Tu-22MR遠程偵察機，該機研製項目始於1985年12月，最初被命名為Tu-22MP，不過第一架原型機在測試過程中墜毀，1989年更名為Tu-22MR並開始批量生產。在2008年的俄格戰爭中，一架俄軍Tu-22MR被烏克蘭提供給格軍的山毛櫸防空導彈擊落。
圖-22M3掛載3枚Kh-22導彈
1983年，圖-160轟炸機問世後，圖波列夫開始嘗試將圖-160上使用的一系列新技術應用到圖-22M3上，新的機型被稱為圖-22M4。圖-22M4計劃換裝圖-160同樣的NK-32發動機，對進氣口進行修改，安裝新的Obzor雷達以及電子戰設備，以對航電設備進行現代化，同時使其能夠掛載當時研製中的Kh-32導彈。1990年，喀山飛機廠製造出首架圖-22M4原型機，但隨著蘇聯的解體，研製項目被取消。
共有268架圖-22M3被生產出來，最後一架於1993年出廠。蘇聯解體時，大部分逆火轟炸機都歸俄羅斯所有，烏克蘭接收了40多架，另外白俄羅斯也接收了少量該型機。如今，烏克蘭的逆火早大多已在美國的慫恿下被拆解，只留下4架當作博物館的展品，白俄羅斯也早已將該機退役，只有俄羅斯仍有60多架在服役。
蘇聯解體後，曾多次傳出圖波列夫將向中國、印度、伊朗等國出口逆火轟炸機的消息，尤其2013年網絡盛傳俄羅斯同意向中國出售25架圖-22M3，吊足了廣大中國軍迷的胃口，但時間證明當年的消息不過是謠言而已。對於至今仍在用“圖-16”的中國來說，逆火仍是可遇不可求的戰略裝備，而當年逆火出口中國的傳言則讓中國軍迷產生了不可磨滅的“逆火情節”。
蘇聯解體後，由於俄羅斯經濟問題，加上備件奇缺，逆火機隊的完善率非常之低。M2型在90年代中期開始大規模退役，大量M3型也隨即被封存或被直接廢棄。在很長的一段時間內，俄羅斯沒有對僅存的圖-22M3機隊進行大規模升級，同時隨著反導技術的發展，圖-22M3對美軍的威懾力大不如前。直到2007年，俄空軍試圖以圖-22M4為基礎將圖-22M3升級到圖-22M3M，只不過初期進展非常緩慢。
首架經過升級的圖-22M3M
俄國防部長謝爾蓋·紹伊古2013年視察喀山飛機制造廠瞭解情況後，項目推進速度開始步入正軌。2014年9月，俄國防部簽署了圖-22M3M的正式研發合同。2018年8月16日，喀山飛機制造廠為首架完成升級的圖-22M3M舉行了揭幕式，該機在2018年12月28日完成了首飛。2020年3月20日，第二架經過現代化的圖-22M3M完成首飛。
新的圖-22M3M大多部件跟圖-160通用，包括NK-32發動機。圖-22M3M航電設備80%為新設備，包括SVP-24-22精確轟炸瞄準系統、NV-45相控陣雷達、 GLONASS導航系統，以及全新的玻璃化駕駛艙、發動機控制系統、電子戰設備。另外，圖-22M3M重新裝上了空中加油裝置。圖波列夫表示，升級後的圖-22M3M機體壽命將延長40-45年。此外，圖-22M3M所配備的武器裝備也將更新換代，可掛載Kh-22導彈的繼任者——Kh-32，以及Kh-47M2“匕首”空射彈道導彈。
圖-22M3掛載新型Kh-32導彈
Kh-32導彈研發項目在90年代末隨著圖-22M4下馬一起被擱置，直到圖-22M3M項目上馬後再次啟動研發，並於2016年完成測試。Kh-32外形和尺寸跟Kh-22完全一樣，但該彈結合了巡航導彈常用的慣性—地形匹配製導系統，末端採用主動雷達導引並結合了Kh-15導彈的“回馬槍”式攻擊模式。其最大速度5馬赫，射程1000公里，發射後以10米高度掠海飛行，接近目標前迅速爬升至4萬米，再以極速向目標俯衝，突防能力非常強。
Kh-47M2“匕首”空射彈道導彈基於陸基版伊斯坎德爾戰術導彈研發，最大速度可達10馬赫，俄方宣稱米格-31K發射的該彈射程可達2000公里，而圖-22M3M發射時可達3000公里。匕首導彈於2017年12月服役，配給10架經過改裝的米格-31K進行部署。該彈專為突破美軍的導彈防禦系統以及打擊航母等大型水面艦艇研發，能夠機動變軌並帶有末端制導能力，突防能力比Kh-32更強。
掛載匕首導彈的米格-31K伴飛圖-22M3
如今具備空中加油能力的圖-22M3M具備了洲際攻擊能力，是名副其實的戰略轟炸機。在裝備Kh-32和Kh-47M2導彈後，逆火對美國航母戰鬥群再次形成了防區外打擊能力，兩種各有所長的導彈末端攻擊模式都是大角度俯衝攻頂，而這種攻擊模式正是如今反導技術面臨的大難題，攔截難度非常之大。顯然，如今改頭換面的逆火仍然配得上航母殺手這一稱號。
