С 1957 г. по апрель 1959 г. в ЛИИ проводились испытания Ту-16 №1882808, оснащенного двигателями с реверсом тяги РД-ЗМР, что позволило сократить длину пробега на 30–35% (с 1500 м до 950 м). По итогам этих испытаний было создано реверсивное устройство для Ту-104. В 1961 г. на том же Ту-16 проводились наземные испытания шумопоглощающих сопел лепестковой и трубчатой конструкции. Обе работы по различным причинам не привели к созданию серийных образцов.

Во второй половине 1950-х гг. один из серийных Ту-16 переделали в ЛЛ для испытаний автомата вздыбливания основных опор шасси тяжелого сверхзвукового бомбардировщика М-50. На машине проводились только наземные исследования. При создании еще одной машины той же фирмы — высотного самолета М-17, потребовалось проведение летных экспериментов еще до постройки опытных экземпляров этого аппарата. Одна из ЛЛ на базе Ту-16, названная 17ЛЛ-1, с ноября 1978 г. использовалась для отладки высотного двигателя РД36–51В. Другая -17ЛЛ-2 — была создана на базе Ту-16К-10, с которого сняли все вооружение и заменили переднюю часть фюзеляжа, установив вместо нее носовую часть самолета М-17 с комплектом опытного оборудования и подвижной пушечной установкой. В ходе испытаний проводились стрельбы противоаэростатными фугасно-зажигательными боеприпасами по аэростатам-мишеням.

Несколько Ту-16 были использованы для других видов испытаний. Так, Ту-16 со стрелковой установкой ДК-20 предназначался для летных испытаний пушечной установки для Ту-22. При создании беспилотного самолета-снаряда «121», а затем и разведчика «123» «Ястреб» в начале 1960-х гг. на базе Ту-16 силами ОКБ-156 была оборудована ЛЛ для испытаний телеметрической аппаратуры. Примерно в то же время с целью ускорения отработки комплекса К-22 для самолетов Ту-22К, Ту-22М и Ту-95К-22 была создана летающая лаборатория Ту-16К-22. На другой ЛЛ в ЛИИ проводились испытания противообледенительных систем самолетов. Для этого сверху фюзеляжа вертикально устанавливалась исследуемая поверхность и крепились специальные распылительные устройства.