Разработка учебной модификации сверхзвукового бомбардировщика Ту-22 началась в ОКБ-156 А.Н.Туполева в 1961 году. В 1962 году был изготовлен прототип (переделан серийный Ту-22Р №601). 4 ноября начались его заводские испытания, которые продолжались до 12 июня 1963 года. Государственные испытания проводились с 23 июня 1963 года до 18 августа 1965 года. Не дожидаясь их завершения, в 1963 году авиазавод №22 в Казани приступил к серийному производству. Принят на вооружение в декабре 1968 года.

Ту-22У построен по аэродинамической схеме свободнонесущего низкоплана со стреловидным крылом (55° по передней кромке). Крыло двухлонжеронное кессонной конструкции. Механизация крыла состоит из внутренних двухщелевых закрылков и внешних элеронов-закрылков. Горизонтальное оперение стреловидное (58°41' по передней кромке), цельноповоротное. Фюзеляж типа полумонокок с гладкой работающей обшивкой. Шасси трёхопорное с носовой стойкой. Тележки основных стоек шасси убираются в гондолы на крыле. Силовая установка состоит из двух ТРД РД-7М (позже РД-7М²). Двигатели установлены в хвостовой части в мотогондолах над фюзеляжем. Для взлёта могут применяться пороховые ускорители, крепящиеся к центроплану. Для сокращения пробега при посадке используется двухкупольный тормозной парашют. Экипаж располагался в герметичной кабине в носовой части фюзеляжа. Кабина лётчика-инструктора со вторым управлением размещалась на месте радиста и имела выступающий вверх фонарь. Катапультное кресло инструктора получило более мощный стреляющий механизм. Кормовая пушечная установка отсутствовала. На модификации Ту-22УД установливалось оборудования дозаправки топливом в воздухе типа «шланг-конус».

Всего изготовлено 46 самолётов Ту-22У. Поставлялся на экспорт в Ирак и Ливию. После распада СССР несколько самолётов досталось Украине.