В 1954 году с борта Ту-4 был испытан «Кондор», имевший конструкцию, сходную с «Чайкой». К тому времени стало ясно, что главными кандидатами на роль носителей УАБ являются реактивные бомбардировщики, а Ту-4 была отведена роль лишь испытательного стенда для варианта бомбы УБ-5000 с телевизионным командным наведением.
В носу второго «Кондора» установили телекамеру, передававшую текущее изображение цели на носитель. Оператор, следя за специальным экраном, изменял траекторию полета бомбы, посылая радиосигналы на исполнительные механизмы рулевых поверхностей. Телевизионное наведение позволило улучшить точность оружия и снизить ограничение по метеоминимуму. Но работам по УАБ суждено было вскоре прерваться. Авиаполки на Ту-4 так и не были оснащены управляемыми авиабомбами, хотя в некоторых частях даже приступили к изучению новой матчасти.
В экспериментальном порядке Ту-4 получил еще один тип управляемого оружия — ракеты класса «воздух-воздух» РС-2У. Их наведение осуществлялось по тому же методу трех точек, и бортовой локатор дорабатывался для получения «острого» луча по типу станции «Комета». Ракеты, предназначенные для обороны задней полусферы, устанавливались на пусковых устройствах под хвостовой балкой, а их наведение и пуск осуществлял оператор РЛС. Доработанные по такой схеме самолеты имелись в 25-м нбап. Однако, новшество не получило широкого распространения. Наведение постоянно срывалось, дальность пуска была маленькой, сами ракеты — дорогими, да и к тому же они принадлежали другому ведомству — войскам ПВО.
Появление ракетного оружия вызвало необходимость создания летающих мишеней. Одной из них стал беспилотный аппарат Ла-17 (изделие «201»), старт которого осуществляли с борта носителя Ту-4, для чего заводом № 22 были доработаны 6 самолетов. Каждый Ту-4 мог нести 2 мишени. Несмотря на облегчение конструкции (было снято вооружение и часть оборудования), Ту-4 с такой подвеской очень медленно набирал высоту — 8000 метров за 2 часа, тратя при этом изрядное количество бензина. В связи с этим была создана модификация Ла-17 с наземным стартом.
В том же 1952 году было принято решение о переоборудовании вылетавших свой ресурс самолетов, в том числе и Ту-4, в самолеты-мишени. Пилот выводил машину в зону стрельб, покидал машину с парашютом, а мишень продолжала полет по программе или по командам с наземного КП.
Одной из основных профессий Ту-4 изначально стала дальняя разведка. Первые Ту-4Р от текущих серий своих «собратьев»-бомбардировщиков отличались лишь дополнительной фотоаппаратурой в бомбоотсеках. Обычно устанавливались АФА-33 или — ЗЗМ с 1000-мм объективами, позже стали применять и другую технику, например, ночной НАФА-5с/100. Объем бомбоотсека позволил установить самые большие кассеты, вмещавшие 190–195 кадров фотопленки размером 300*300 мм.
