Ту-95КД — подобен Ту-95К. Часть самолетов были модернизированы из Ту-95К. Имел топливоприемник системы дозаправки топливом в полете методом «шланг-конус». Самолет мог принимать в полете до 50 т топлива.

Ту-95КМ — модернизация всех Ту-95К и Ту-95КД. Модернизировано БРЭО: радиолокационный стрелковый прицел ПРС-1 заменили на ПРС-4, станцию радиолокационного противодействия СПС-2 — на СПС-3, станцию предупреждения СПО-2 — на СПО-3, автоматический радиокомпас АРК-5 — на АРК-11, радиовысотомер РВ-2 — на РВ-УМ, радиостанцию РСИУ-4 — на РСИУ-5. Установлена новая пилотажно-навигационная система «Путь-1Б», доплеровский указатель скорости и угла сноса ДИСС-1 и др. На части самолетов под крылом разместили по две фильтро-гондолы, предназначенные для взятия проб воздуха.

Ту-95КУ — учебный вариант Ту-95К.

Ту-95К-22 — модернизация Ту-95КМ. Оснащен ракетой Х-22, которая была способна поражать наземные и морские цели как ядерными, так и обычными боеголовками. Самолет мог нести одну (под фюзеляжем) или две (под крылом) ракеты типа Х-22. Кормовая стрелковая установка заменена аппаратурой РЭП. На части самолетов под крылом находилось по две фильтрогондолы, предназначенные для взятия проб воздуха.

Ту-95МС — носитель УР Х-15, Х-55. Самолет предназначен для поражения крылатыми ракетами важных стационарных объектов днем и ночью в любых метеоусловиях и в любой точке земного шара. В отличие от Ту-95, модернизированная машина имеет новое крыло с более скоростным профилем. Полностью заменено БРЭО. В состав последнего включены две бортовые ЭВМ. Модернизируются бортовые средства РЭБ. Самолет оснащен барабанной внутрифюзеляжной ПУ ПКУ-6-5, рассчитанной на 6 крылатых ракет большой дальности. На внешних узлах подвески могут размещаться 10 или 8 крылатых ракет.

Ту-95МР — стратегический разведчик. Создан на базе Ту-95М. Оснащался станцией радиотехнической разведки и фотооборудованием, а также РЛС «Рубин-1Д» с фотоприставкой.

Ту-95РЦ — разведчик-целеуказатель для ВМФ. Предназначен для взаимодействия с кораблями и подводными лодками; для радиолокационной, радиотехнической и фоторазведки надводных целей и целеуказания подводным лодкам, кораблям и береговым батареям, оснащенным управляемым ракетным оружием. На самолетах убраны створки грузоотсека, а в самом грузоотсеке установлена часть аппаратуры радиотехнической разведки. Под грузоотсеком размещена антенна РЛС.

Ту-95У — учебный самолет. Модернизация серийных самолетов разных модификаций. При переоборудовании снималось бомбардировочное вооружение и оборудование.

Ту-116 (Ту-114Д — «Дипломатический») — транспортный самолет. Модернизация двух серийных бомбардировщиков. В бомбоотсеке была смонтирована гермокабина с иллюминаторами для комфортного размещения 20–24 человек. Использовался в ВВС до конца 80-х годов.

Ту-119 — летающая лаборатория для отработки ядерной силовой установки. В начале 1960-х гг. на базе самолета Ту-95М был разработан экспериментальный самолет с ядерным реактором. Предполагалось, что последний, установленный в фюзеляже, будет приводить в движение два двигателя из четырех. Однако до практического использования программа не была доведена.

Кроме того, на базе самолета созданы летающие лаборатории различного назначения для отработки двигателей, вооружения и бортового оборудования, а также самолет ДРЛО Ту-126, самолет ПЛО Ту-142 и пассажирский самолет Ту-114. Всего выпущено более 500 самолетов Ту-95 различных модификаций.

Базовый Ту-95 выполнен по нормальной аэродинамической схеме и представляет собой высокоплан с четырьмя турбовинтовыми двигателями НК-12, расположенными в стреловидных крыльях. Впервые в мировой практике создания самолетов такого класса на Ту-95 установлены турбовинтовые двигатели. Они снабжены дифференциальными редукторами, вращающими два сдвоенных винта в противоположные стороны.

Фюзеляж типа полумонокок имеет круглое сечение. Внутри фюзеляжа находятся две изолированные гермокабины. В передней кабине впереди размещены первый и второй летчики, а за ними расположены рабочие места бортинженера и радиооператора; далее — оператора вооружения Непосредственно за входным люком в полу кабины спиной к летчикам сидит штурман.

Крьло — стреловидное, трехлонжеронное, снабжено трехсекционными элеронами и двухсекционными закрылками. Передняя кромка крыла оснащена антиобледенительной системой. На верхней поверхности каждой консоли установлено 3 аэродинамических гребня.

Шасси самолета трехстоечное, со сдвоенными баллонами. Основные стойки двухосные, убираемые в полете в крыльевые гондолы, носовая — одноосная, убираемая в фюзеляж. Снизу посередине фюзеляжа располагаются створки большого бомбоотсека.

В отсеке вооружения самолетов Ту-95 и Ту-95М находится бомбовая нагрузка массой до 12 000 кг (допускается подвеска двух ФАБ-6000 или одной ФАБ-9000). Ту-95К-20 и Ту-95КД оснащены УР Х-20 с ядерной БЧ, предназначенными для поражения наземных радиоконтрастных и крупных морских целей с дальностью полета 350–600 км в зависимости от принципа наведения. Ту-95МС вооружается шестью крылатыми ракетами типа Х-55 на внутрифюзеляжной барабанной многопозиционной пусковой установке, кроме того, 10 крылатых ракет Х-55 могут размещаться на четырех подкрыльевых держателях.

Оборонительное вооружение бомбардировщиков Ту-95, Ту-95М и Ту-95К-20 состоит из шести пушек АМ-23 в трех установках с дистанционным управлением Ту-95МС оснащен двумя пушками ГШ-23 в кормовой установке (унифицирована с самолетами Ty-143M3 и Ил-76).

В состав оборудования входит панорамная РЛС «Рубидий-ММ», сопряженная через приставку «Цезий» с оптическим бомбардировочным прицелом ОПБ-5 (Ту-95, Ту-95М). Ту-95К оснащены РЛС обнаружения и наведения УР «Рубин» с круговым обзором.

Для управления огнем оборонительного вооружения на самолетах установлен радиоприцел «Аргон» (Ту-95, Ту-95М) или «Криптон» (Ту-95К). На Ту-95МС имеется бортовой радиоэлектронный оборонительный комплекс «Метеор-НМ».