18 июня 1968 года совершил первый полёт прототип противолодочного самолёта Ту-142.

Создание противолодочного самолёта океанской зоны было вызвано появлением в США  в конце 50-х начале 60-х годов ПЛАРБ типа «Джордж Вашингтон», «Этьен Аллен» и «Лафайет». Находясь в районах боевого патрулирования, эти ПЛАРБ могли нанести ядерные удары по военно-политическим центрам СССР, причём эти удары в те годы не смогла бы отразить никакая система ПРО.
В 1962 году научно-исследовательские организации МО СССР подготовили справку, из которой следовало, что в данной ситуации наиболее приемлемым средством противодействия ПЛАРБ являются ДПЛС с боевым радиусом в два раза большим, чем у Ил-38.
Для сокращения сроков новый самолёт было решено разрабатывать на базе Ту-95РЦ, с установкой доработанного противолодочного комплекса «Беркут» с Ил-38. 28 февраля 1963 года вышло Постановление Совмина СССР №246-86 о разработке ДПЛС Ту-142 с ППС «Беркут». Тактико-технические требования к нему главнокомандующие ВВС и ВМФ утвердили 20 апреля, а эскизный проект — 9 октября 1963 года. На испытания комплекс требовалось предъявить в начале 1966 года. Однако сроки готовности машины несколько раз срывались, переносились и вновь нарушались. 17 января 1968 года на заседании Военно-промышленной комиссии при Совете министров (ВПК) было принято решение подготовить для заводских и совместных испытаний в 1968 году три Ту-142, а во втором квартале 1968 года предъявить самолёт на государственные испытания (ГСИ).
Первый полёт опытный Ту-142 (сер. №4200) выполнил 18 июня 1968 года (экипаж И.К.Ведерникова), второй опытный образец (сер. №4201) взлетел 3 сентября, а третий (сер. №4202) — 31 октября того же года. Однако предъявить машину на ГСИ удалось лишь в 1970 году, а пройти испытания лишь в 1972 году после того как было снято требование обеспечить базирования ДПЛС на грунтовых аэродромах и появилась возможность установить более лёгкое шасси и винты АВ-60К с лучшим КПД на крейсерских режимах полёта. Кроме того, простой перенос комплекса «Беркут-38» самолёта Ил-38 не получился, и пришлось адаптировать систему к новому борту, в частности модифицировать БЦВМ «Пламя-263» (на Ту-142 она получила название «Пламя-264»).
Постановление ЦК КПСС и Совмина СССР №853—292 «О принятии на вооружение ДПЛС Ту-142 с ППС „Беркут“» вышло 14 декабря 1972 года. На создание самолёта потребовалось 9 лет и 10 месяцев.
Сходство конструкций Ту-142 и Ту-95РЦ обусловило размещение производства машины на заводе №18 в Куйбышеве (там выпускался Ту-95РЦ). К 1972 году в авиацию ВМФ с завода поступило 12 самолётов, а всего в Куйбышеве изготовили 18 Ту-142 (изделие «ВП»), включая первые три машины. В процессе производства и испытаний конструкция развивалась и последние три машины существенно отличались от самолётов первой серии, а также между собой.
В 1973 году в МАП решили перенести производство Ту-142 на завод №86 в Таганрог, который после окончания производства Бе-12 оказался незагруженным. Специалистами завода была проведена модернизация самолёта — 12-колёсные основные стойки шасси были заменены на стандартные четырёхколёсные от Ту-95, существенно облагорожена кабина (так называемые, самолёты с «зелёной кабиной»), были проведены другие работы по модернизации. Самолёт продолжал называться Ту-142, но в служебной документации именовался как изделие «ВПМ», то есть модернизированный «ВП».
Из-за неприспособленности Таганрогского завода для выпуска машин такого класса возникла необходимость в модернизации производства. На территории завода были построены новые цеха и новая большая ВПП, которая всё равно не позволяет выполнять взлёт с максимальным взлётным весом и перегонку «бортов» на Дальний Восток без промежуточной посадки.
В итоге первый Ту-142 завод №86 выпустил в 1975 году. Последний самолёт Ту-142М3 покинул сборочный цех в 1994 году. Всего в 1968-1994 годах на заводах №18 и №86 было изготовлено около сотни Ту-142 разных модификаций (М, МК, МП, МР. МРМ, МРЦ, МЭ, МКЭ, М3 и М3М).
В СССР самолёты Ту-142 дислоцировались в Кипелово (Вологодская область) — 35-я противолодочная дивизия ВВС Северного флота, 49 машин, и 310-й ОПЛАП ВВС Тихоокеанского флота, Каменный Ручей (Хабаровский край), 24 машины. Как правило ещё четыре-шесть самолётов имелось на учебном аэродроме Кульбакино 33-го ЦБПиПЛС МА в Николаеве и ещё пара — на аэродроме исследовательского центра (ГАНИЦ) Кировское в Крыму. В дальнейшем пара Ту-142М эксплуатировалась на аэродроме Веретье 444-го ЦБПиПЛС МА в районе города Остров.
Штатная эскадрилья Ту-142 состояла из восьми самолётов.
Четыре самолёта на ротационной основе были в составе 169-го гвардейского смешанного авиаполка ВВС ТОФ на базе ПМТО Камрань в Демократической республике Вьетнам.
Североморцы периодически работали с аэродромов Кубы — аэропорта Гаваны имени Хосе Марти и авиабазы Сан-Антонио. На последнем были построены стоянки и технические помещения, очевидно, для перспективного размещения до эскадрильи Ту-142М.
Самолёты с аэродрома Кипелово работали в Норвежском и Баренцевом морях, Северной Атлантике, Саргассовом море (с Кубы). Самолёты с Каменного Ручья контролировали Охотское и Японские моря и северную часть Тихого океана. Самолёты с Камрани большей частью летали в Южно-Китайском море, в районе Филиппинских островов.
В техническом плане эксплуатация Ту-142 мало отличается от Ту-95. На один лётный час требовалось 57 чел/часов работы ИТС.