Часто разрушались створки сопел НК-32. Все эти и другие «детские болезни», присущие начальному циклу освоения любого самолета, находились в поле зрения авиапромышленности. В Прилуках постоянно находилось до 300 представителей промышленности, все недостатки оперативно устранялись на строевых машинах и в серии. Напряженная работа летного и технического состава ВВС, промышленности вскоре была вознаграждена. Постепенно Ту-160 становились боевыми единицами. Уже в августе 1987 года экипаж генерала Л.В. Козлова и командира 184-го ГвТБАП В.Гребенникова совершили первый полет на имитацию боевого применения. Пуск ракеты типа Х-55 прошел на «отлично». В ходе государственных испытаниях, завершившихся в середине 1989 года, с Ту-160 было выполнено четыре пуска крылатых ракет Х-55 — основного вооружения самолета. Была достигнута максимальная скорость горизонтального полета 2200 км/ч, однако в ходе эксплуатации скорость была ограничена величиной 2000 км/ч, что было обусловлено тебованиями сохранения ресурса.
Вскоре начались полеты самолетов полка за пределы СССР. Самолеты ходили за «угол», в Атлантику. покрывая огромные расстояния, выходя в расчетные точки пуска крылатых ракет по территории США и Каналы. На их перехват по маршруту поднимались истребители-перехватчики стран НАТО. В западной печати появились фотографии нового советского самолета, а в 1988 году с ним мог близко ознакомиться министр обороны США Фрэнк Карлуччи на показе в Кубинке.
Высокие летные характеристики Ту-160 подтверждены рядом мировых рекордов. В октябре 1989 года и в мае 1990 года экипажи ВВС выполнили несколько полетов на установление мировых рекордов скорости и высоты полета. В частности, полет по замкнутому маршруту протяженностью 1000 км с полезной нагрузкой 30 т был выполнен со средней скоростью 1720 км/ч. В полете на расстояние 2000 км со взлетной массой 275 т достигнута средняя скорость 1678 км/ч и высота 11 250 м. Всего экипажи ВВС на Ту-160 сумели установить 44 мировых рекорда.
Помимо упоминавшегося выше постановщика Ту-160ПП, ОКБ в 80-е годы проводило исследования по дальнейшему развитию комплекса Ту-160.