Одновременно с самолётом «105» (Ту-105) одним и тем же правительственным постановлением ОКБ поручалось на его основе создать более скоростной и высотный бомбардировщик «106» (Ту-106) с более мощными двигателями. По самым оптимистичным планам, испытания опытного «106» предполагалось начать только в 1958 г. Успех его создания во многом зависел от прогресса в отечественном авиадвигателестроении. Первоначально рассматривались все компоновки самолёта «105» с установкой двигателей AM-17 или ВД-9, тяга которых не превышала 17000 кгс. Прикидки, проведенные одновременно с началом работ по «105», показали, что достичь заданных скоростей «106» (Ту-106) с двигателями АМ-17 и ВД-9 не сможет.

В 1955 г., когда остановились на варианте «105» с верхним расположением двигателей, эту же компоновку выбрали и для «106» (Ту-106). Одновременно проект переработали под двигатели ВД-9Ф и П-4 с максимальной тягой до 24000-25000 кгс, работы над которыми находились только на начальной стадии проектирования. По предварительным расчетам, с этими двигателями самолет «106» (Ту-106), мог не только достичь заданных скорости полета и потолка, но и значительно превысить их. К 1956 г. появились реальная надежда на создание в ОКБ Н.Д.Кузнецова нового турбовентиляторного двигателя НК-6 взлетной тягой 21500 кгс. Под перспективный двигатель заложили несколько проектов скоростных самолётов, в том числе и вариант самолёта «106». В 1956-1957 гг. проект еще раз переработали, теперь уже с учетом «правила площадей», как это ранее проделали с базовым самолётом «105» при переходе к «105А» (Ту-22).

Совершенствование исходных проектов «105» и «106» позволило перейти к разработке еще более прогрессивных машин по программе создания дальнего сверхзвукового бомбардировщика-ракетоносца Ту-22. Во второй половине 50-х годов А.Н.Туполев на одном из совещаний с участием руководства страны изложил свой взгляд на дальнейшее развитие самолётов дальне-бомбардировочной авиации. Он считал, что путем дальнейшего поэтапного развития семейства Ту-22 можно полностью закрыть все потребности в боевых самолётах данного класса. В целом это предложение нашло поддержку наверху и 17 апреля 1958 г. появилось постановление, которым раздельное проектирование самолётов «105» и «106» прекращалось и объединялось в общую задачу создания самолета Ту-22 в варианте бомбардировщика и ракетоносца, причем основным должен был стать Ту-22 с НК-6 (оснащение самолетов ВД-7М рассматривалось как временная мера). С использованием НК-6 с увеличенной до 22000 кгс максимальной тягой самолёт должен был развивать максимальную скорость 2000 км/ч, иметь практическую дальность полета на дозвуковой скорости 6000 км и на сверхзвуке — до 3000 км, практический потолок — до 17000 м. В случае успеха с НК-6 совместные испытания Ту-22 2НК-6 должны были начаться в третьем квартале 1960 г.

Но дальнейший ход событий, в том числе длительные доводки семейства Ту-22 с двигателями ВД-71М, сложности с элементами комплекса К-22 и постоянные срывы сроков по НК-6 сдвинули работы по Ту-22 2НК-6 на начало 60-х годов. С 1960 г в отделе техпроектов активизировали работы по проекту «106» (Ту-106). Его еще раз переработали; для повышения летных характеристик увеличили до 60″ стреловидность крыла и уменьшили его относительную толщину. В 1960-1963 гг под общим шифром «106» (Ту-106) подготовили целую серию проектов самолётов различного назначения, конструктивно отличавшихся друг от друга, Главным образом, типом и числом двигателей. Проектировались: бомбардировщик «106» и ракетоносец «106К», разведчик «106Р», базовые проекты «106Б» и «106А» и их специализированные варианты («1065» — высокоплан с увеличенными размерами грузоотсека, «106А» — вариант с размещением двигателей в раздельных мототондолах под крылом). В качестве альтернативы двум НК-6 изучался переход на три-четыре двигателя ВД-19 или Р-15Б-300 с меньшей тягой. Для обеспечения приемлемых взлетно-посадочных характеристик при переходе на крыло большей стреловидности и меньшей относительной толщины предлагалось ввести систему сдува пограничного слоя и установить подъемные двигатели. В общей сложности за время работ по теме «106» (Ту-106) в ОКБ подготовили не менее двух десятков проектов. Как и в случае с Ту-22, на основе «106А» предложили несколько вариантов переделки бомбардировщика в сверхзвуковой пассажирский самолет «134».

В 1963 г. началось рабочее проектирование «106» (Ту-106) и постройка опытного образца. Удалось решить основные вопросы увязки новой силовой установки с НК-6 (спроектировали новую мотогондолу с раздельными воздухозаборниками с вертикальным клином и с системой слива пограничного слоя), с учетом новых требований и изменений компоновки перепроектировали элементы планера, увязали основные элементы оборудования, комплекса вооружения, систем фото- и радиотехнической разведки и РЭП, подготовили конструкторскую документацию для опытного производства. В отличие от Ту-22, на «106» (Ту-106) отсутствовала кормовая пушечная установка, вместо нее в хвостовом отсеке монтировали аппаратуру РЭП (в 70-е годы на некоторых серийных Ту-22 также установили аппаратуру РЭП вместо кормовых пушечных установок).

На заводе №156 началось изготовление модифицированного крыла, новой хвостовой части фюзеляжа с мотогондолами для двигателей НК-6 и с отсеком РЭП, шла подготовка к проведению прочностных испытаний. Двигатели проходили испытания на летаюшей лаборатории Ту-95ЛЛ. Появилась реальная надежда на то, что уже в 1964 г опытный самолёт начнет летать. Однако время было упущено: работы но самолёту шли уже почти десять лет, а кроме все новых и новых техпредложений по усовершенствованию базовой конструкции, ОКБ ничего не выдавало. К этому времени в СССР и за рубежом появились проекты ударных самолётов, близких по назначения к «106» (Ту-106), но созданных с использованием новейших достижений авиационной науки и техники, с учетом современного состояния и тенденций развития средств ПВО. Кроме того, общая обстановка в отечественной авиапромышленности в начале 60-х годов не способствовала дальнейшему продвижению и финансированию проекта. Политическое и военное руководство страны встало на путь постепенного свертывания работ по новейшим авиационным боевым комплексам и переориентацию оборонных программ на создание ракетных систем различного назначения.

Все это предопределило возникновение в 1963 г у командования ВВС и руководства МАП серьезных сомнений в целесообразности продолжения работ но «106» (Ту-106). Стараясь опередить негативное развитие событий или хотя бы попытаться взять его под контроль, в ОКБ прилагали максимум усилий для ускорения постройки опытного образца, чтобы успеть поднять его в воздух еще в 1963 г. Для этого на начальном этапе решили использовать серийный Ту-22 и с минимальными доработками установить на него НК-6, провести летные испытания, получить значительное улучшение летных характеристик и после этого добиваться продолжения работ. Но до окончательной постройки прототипа «106» (Ту-106) дело так и не дошло, двигателисты не смогли довести НК-6 до нужных параметров. Официально работы прекратили в июле 1963 г., однако еше около полутора лет руководство ОКБ предпринимало безуспешные попытки реанимировать интерес ВВС и МАП к проекту «106».

Несмотря на явную неудачу, в значительной степени связанную с проблемами создания нового двигателя, многолетняя работа над «106» (Ту-106) имела положительную сторону: она подтолкнула ОКБ и военных к оценке путей дальнейшего развития ударных самолётов для Дальней авиации. Прежде всего необходимо было определиться в главном — что же реально требовалось ВВС; сверхскоростной однорежимный самолёт, максимально оптимизированный под единственный режим, или же многорежимная машина, одинаково эффективная на нескольких заданных режимах. Второй важный вывод заключался в следующем; эволюционный нуть развития даже самого удачного самолета за счет частных улучшений конструкции имеет свой предел.