Проект был направлен разработчикам машины и получил одобрение Туполева, после чего в течение двух месяцев несколько самолетов прошли модернизацию на одном из ремонтных заводов (АРЗ). Массовое переоборудование Ту-16Т в Ту-16ПЛО (встречается и обозначение Ту-16ПЛ) развернулось на СФ в 1962 г., а на Тихоокеанском флоте (ТОФ) — в 1963 г.

Самолеты могли действовать на удалении около 1000 км от аэродрома базирования (без учета дозаправки в полете), а для слежения за подводными лодками на них устанавливалась система «Баку» и комплект радиогидробуев. При этом часть оборонительного и бомбардировочного вооружения снималась.Взлетная масса Ту-16ПЛО достигала 79 т, боевая нагрузка — 3 т, скорость патрулирования составляла 420-430 км/ч.