V roce 1944 začal Tupolev pracovat na projektu ANT-64, což měl být velký dálkový čtyřmotorový bombardér. Projekt ale uvázl na mrtvém bodě, Sovětský svaz měl problémy s nejnovějšími technologiemi a letouny v dodané v rámci Zákona o půjčce a pronájmu těmito technologiemi nedisponovaly.
Zlom nastal 7.7.1944, kdy ve východní Sibiři nouzově přistál B-29-5BW ser.č. 42-6526 ze 771. perutě, který byl poškozen při náletu na Japonsko. Členové posádky byli srdečně přivítání a zakrátko poté navráceni do USA. Jelikož ale se SSSR nenacházel ve válečném stavu s Japonskem, byl B-29 v souladu s mezinárodním právem zabaven. V listopadu 1944 bezpečně přistáli další dva B-29, ser.č. 42-6365 a 42-6358.
V tomto okamžiku měl SSSR k dispozici tři kompletní exempláře nejmodernějšího letadla USA, rozhodl se je Stalin použít jako startovací typ k modernizaci leteckého průmyslu. Vybral si k tomuto úkolu Tupoleva a Vladimíra Mjašiščeva, kteří měli na novém letounu pracovat. Zároveň Tupolev dostal od Stalina volnou ruku pro vše co bude třeba pro splnění úkolu, včetně modernizace leteckého průmyslu. Tupolev za šéfkonstruktéra určil Dmitrije Markova, sám se stal vedoucím celého projektu.
Letové zkoušky B-29 byly konány na novém zkušebním letišti u Moskvy, pojmenovaném Žukovskij – na západě později známé jako Ramenskoje. Tupolev Stalinovi sdělil, že na výrobu kopie bude třeba minimálně tří let. Stalin mu ale oznámil, že první hotové letouny musí být předvedeny na Den sovětského letectva v srpnu 1947. tedy již za dva roky.
Pro sovětský letecký průmysl vyvstal velký problém, letoun B-29 byl nad technické možnosti tehdejší výroby ve svazu. Tupolev se projevil jako vůdce s organizačními schopnostmi a donutil zástupce továren k co nejpřesnějším kopiím dílů z B-29. Obrovský problém byla rozdílnost v měření, ve svazu se používal metrický systém, ve státech stopy a palce. Některé díly se nedaly jednoduše převést na metrický systém, Tupolev proto pro nedostatek času zavedl americký systém měření!
Velkým problémem byly přístroje, některé se daly snadno okopírovat, u jiných byl problém. Radiostanice byla nahrazena novějším modelem okopírovaným z B-25, i když tím byl poručen Stalinův rozkaz o věrné kopii letounu. Zodpovědnost přebral Tupolev, který rozhodl, že letoun bude vybaven modernějšími systémy pokud takové existují. Problémem byly též části vyrobení z pryže či umělých hmot, dále odledovací systém proti námraze a další komponenty.
Pod tlakem času byly vyrobeny tři prototypy Tu-4, první z nich vykonal zálet 19.5.1947 v Kazani. Pilotem byl Nikolaj Rybko. 3.8.1947 se první tři prototypy i s Tu-70 (civilní verze pro 72 cestujících) zúčastnily letecké přehlídky v Tušinu. Tupolev tak splnil termín, která dostal od Stalina.
Vojenské letectvo začalo dostávat Tu-4 počátkem roku 1949, celkem bylo vyrobeno 847 letounů. Pro sovětské letce bylo setkání s tímto moderním letounem vstupem do nové epochy, vybavení radarem a dalšími vymoženostmi bylo něčím úplně novým u letectva.
Letoun byl velmi dobře vyzbrojen, nesl celkem deset 23 mm kanónů v pěti střeleckých věžích. všechny se daly ovládat z jednoho střeleckého prostoru. Původní motory byly okopírovány kanceláří Arkadije Švecova, letoun tedy poháněly čtyři motory AŠ-73TK o výkonu až 2400 HP. Pumový náklad normálně činil šest tun, bylo možno naložit až osm tun.
Tu-4 později sloužil jako zkušebna pro motory MK-12 pro Tu-95, po vyřazení ze služby byla část letounů převedena pod společnost Avia Arktika jako transportní a průzkumné.
Počátkem padesátých let bylo dvacet Tu-4 dodáno Číně, dva z nich byly upraveny jako AWACS. letouny byly později vybaveny turbovrtulovými motory a sloužily ještě v devadesátých letech.
Technické údaje:
délka - 30,18 m
výška - 8,95 m
rozpětí - 43,05 m
max. hmotnost - 54,5 tun
max. dolet - 6580 km
max. rychlost - 558 km/h
dostup - 11 200 m
osádka - 11


