Всего с 1962 по 1970 годы было выпущено 198 самолетов типа Ту-128, включая 10 "спарок" и первый опытный самолет. Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 30 апреля 1965 года № 361-132 и Приказом Министра обороны от 8 июня 1965 года № 0040 комплекс Ту-128С-4 был принят на вооружение. В конце 80-х годов самолеты Ту-128 стали заменяться перехватчиками МиГ-31. В то время многие самолеты еще можно было эксплуатировать и их перегоняли на базу хранения во Ржев.