Ту-134Ш-1 предназначался для группового обучения самолетовождению и практическому бомбометанию в простых и сложных метеоусловиях, днем и ночью, применительно к самолетам Ту-22 и частично к Ту-22М. Ту-134Ш-2 — для подготовки штурманов фронтовой авиации, в частности Як-28. Внешне Ту-134Ш отличались от пассажирских более крупным обтекателем РЛС «Рубин-1» или «Инициатива», балочными держателями (в случае их установки), а также наличием на верхней части фюзеляжа элементов оптики астросекстантов БЦ-63. Оба учебных варианта выпускались серийно с 1970-го по 1980-й г. г. Всего построили 90 машин, поступивших в штурманские училища ВВС.