Прежде всего внедрялся новый прицельно-навигационный комплекс, в который входила современная навигационная система, созданная на основе новейшей элементной базы; внедрялась новая бортовая РЛС типа «Обзор»; модернизированный комплекс РЭП; новая прицельная оптическая система; отдельные агрегаты аппаратуры внешней и внутренней связи заменялись единым комплексом; вводилась система наддува топливных баков с использованием жидкого азота и т.д.
Новый состав оборудования обеспечивал применение в составе комплекса ракетного вооружения как штатных ракет, так и систем высокоточных бомбардировочных и ракетных средств поражения. По программе создания Ту-22М4 к началу 90-х годов был построен опытный самолет, но в 1991 году по финансовым соображениям работы по теме были практически свернуты в пользу более дешевой программы «малой модернизации» серийных Ту-22М3 под модернизированные пилотажно-навигационный комплекс и систему управления ракетным оружием.
Опытный самолет Ту-22М4 использовался для проведения работ по дальнейшей модернизации комплекса.
В 1994 году в ОКБ в инициативном порядке был разработан проект дальнейшей модернизации серийного Ту-22М3 и развития темы Ту-22М4. Повышение боевой эффективности комплекса предполагалось за счет: увеличения номенклатуры и обновления состава систем вооружения с упором на высокоточное оружие; дальнейшей модернизации БРЭО; снижения сигнатур заметности самолета-носителя; улучшения аэродинамического качества самолета (модификация обводов крыла, улучшение местной аэродинамики и качества внешних поверхностей).
В планируемый состав комплекса ракетного вооружения предполагалось включить перспективные высокоточные противокорабельные ракеты тактического назначения и ракеты класса «воздух-воздух» ( для самообороны и выполнения комплексом функций самолета сопровождения и «рейдера»), в систему бомбардировочного вооружения вводились современные свободнопадающие и управляемые (корректируемые) авиабомбы.
В состав модернизируемого БРЭО предполагалось ввести: новейший прицельно-навигационный комплекс, модернизируемую систему управления оружия; бортовую РЛС «Обзор» или перспективную новую РЛС; модернизированный комплекс связи; модернизированный комплекс РЭП или новый перспективный комплекс.
По планеру самолета доработке подвергались: носовая часть самолета; носки средней части крыла и поворотной части крыла; обтекатели над узлами поворота крыла; кормовая за- килевая часть фюзеляжа; руль направления.
