Исследования усовершенствованного варианта самолета Ту-154, оснащенного более экономичным ТРДД Д-З0КУ, начались в 1981?1982 гг. Первоначально авиалайнер имел обозначение Ту-164. Первый полет опытного самолета был выполнен в 1982 г., а серийное выпуск началось в 1984 г. на заводе в Самаре. К концу 1996 г. было построено примерно 315 авиалайнеров данной модификации. До появления самолета Ту-204 авиалайнер Ту-154М был одним из самых экономичных российских пассажирских авиалайнеров. Он остается одним из немногих отечественных пассажирских авиалайнеров, поставляемых на экспорт. В 1996-1997гг. планировалось комплекция производство модификации Ту-154М-2 с использование цифрового комплекса авионики и улучшенной топливной экономичностью на 20%. В 1980-х годах в ОКБ велись работы по применению на пассажирских самолетах криогенных топлив. Использовались проработаны модификации Ту-154М и Ту-156М. Прошли летные испытания экспериментального самолета Ту-155. с мотором ТРДД НК-88 работающем на криогенном топливе, жидком природном газе и метане. Авиалайнер имеет обычным комплексом авионики с электромеханическими средствами индикации, разработанным отечественными КБ. В состав пилотажного комплекса входят автоматизированная система управления самолетом АБСу-154, радионавигационная система "Омега" и система предупреждения столкновений авиалайнеров в рейсе TCAS.