Модернизированный в 1965 г. самолёт Ту-16Р получил обозначение Ту-16РМ-2. Он имел ряд отличий от базового самолёта.

Радиолокационную станцию РБП-4 (РБП-б) заменили на более совершенную «Рубин-1», однотипную с установленной на самолётах-ракетоносцах Ту-1бКСР-2. Она обеспечивала обнаружение крупных кораблей на удалениях до 200-240 км в зависимости от метеорологических условий и состояния поверхности моря.

Носовую пушку АМ-23 и всё штатное бомбардировочное оборудование, включая оптический синхронно-векторный прицел ОПБ-112 - демонтировали.

Для надёжного закрытия створок грузового отсека пришлось уменьшить их высоту. Вырез в створках под входным люком подвесной гермокабины удлинили и установили площадку с пеленгатором антенны СРС-4 («Квадрат-2»). На створках грузолюка закрепили ненаправленную и секторные антенны станции СРС-4, заменившей станцию СРС-1.

Подвесную гермокабину с самолёта сняли, а количество аэрофотоаппаратов уменьшили до двух.

Дальность и продолжительность полёта разведывательного самолёта имеет немаловажное значение, а поскольку более экономичный двигатель так и не появился, пошли по испытанному пути - увеличили заправку топливом. Между шпангоутами №35 и №42 поместили контейнере дополнительным мягким топливным баком на 7000 л, доведя тем самым емкость топливной системы самолёта до 51000л.

Кроме того несколько обновили состав радио и пилотажно-навигационного оборудования: установили доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса ДИСС-1, бортовой комплекс радионавигационной системы ближней навигации РСБН-2С, заменили радиовысотомеры и др.

Экипаж самолёта удалось сократить на одного человека, что считалось очень важным, поскольку увеличение численности кадровыми органами всегда воспринимается неоднозначно (правда, если увеличивалась их численность, то отрицательных эмоций у руководства не возникало). Обязанности по обслуживанию станции радиотехнической разведки СРС-4 в полёте возложили на штурмана-оператора.

Радиус полёта самолёта Ту-1бРМ-2 увеличился на 700 км и достиг 3200 км, с одной попутной дозаправкой - 4200 км.

Таким образом самолёт Ту-16РМ-2 с его оборудованием мог вести разведку, выполнять наведение и целеуказание в интересах частей, вооруженных ракетными комплексами Ту-1бКС, Ту-1бК-1б, Ту-1бК-11-1б. Причём, последние два являлись дальнейшим развитием первой ракетной системы и многое от неё унаследовали. Но количество подобных ракетных комплексов в морской авиации продолжало сокращаться и оставалось их уже немного, а большинство частей переучивалось на принятый в I960 г. на вооружение ракетный комплекс Ту-1бК-10 с дальностью пуска ракет 220 км, впоследствии увеличенной до 325 км.

Для пуска ракет по целям с такой дальности выполнена основательная доработка радиолокационной станции носителя «ЕН», существенно повысившая её энергетический потенциал: дальность обнаружения крупных кораблей возросла с 320 до 450 км.

Таким образом, вновь обозначилась диспропорция между возможностями РЛС самолётов Ту-16Р и Ту-16РМ-2 по обнаружения морских целей и более совершенными РЛС последних ракетоносцев. Естественным выходом из создавшегося положения было создание разведывательного самолёта, обеспечивающего обнаружение морских целей и целеуказание в интересах применения ракетных систем Ту-1бК-10СД.

Опыт работы показывал: наведение и целеуказание упрощаются и достигается большее взаимопонимание, если разведчик и ударные самолёты имеют РЛС с одинаковыми характеристиками. И единственно правильное решение в создавшихся условиях, связанное с наименьшими затратами, доработать под разведывательный самолёт ракетоносец Ту-16К.

Переоборудование ракетоносца в разведывательный самолёт означало вывод его из ударных, что всегда встречало сопротивление Генерального штаба, изображающего из себя ревнителя боевых возможностей, но на деле плохо представляющего, в чем они состоят. В конечном итоге решение приняли и самолёты Ту-16К доработали на ремонтных предприятиях авиации ВМФ, после чего самолет получил название Ту-16РМ-1. В данном случае буква «Р» не означает преемственность от самолета Ту-16Р.

При переоборудовании с самолета сняли балочный держатель ракеты К-10 и все оборудование, необходимое для подвески, контроля и применения ракеты.

В грузолюке установили контейнер с дополнительным мягким баком, таким, как и на самолете Ту-16РМ-2, емкостью 7000 л. После этого емкость топливной системы самолета возросла до 48000 л. Радиус полета без дозаправки достиг 3200 км, а продолжительность возросла до 7 ч 45 мин.

Самолет Ту-16К уже имел подвесную гермокабину для оператора. Ее оставили на месте, но все оборудование станции «ЕН», относящиеся к носителю - сняли и установили этажерки с блоками станции радиотехнической разведки СРС-1М, а ее пеленгационные антенны, закрытые радиопрозрачными обтекателями, установили под фюзеляжем.

В первой кабине на рабочем месте штурмана разместили блоки поисковой РЛС «ЕН-Р» с мощностью в импульсе порядка 180 квт, обеспечивающей обзор в передней полусфере 170°. Дальность обнаружения крупных надводных кораблей с ее помощью достигала 480 км. Отличительная особенность модернизированной станции состояла в наличии специального блока, получившего название устройство выделения главной цели (УВГЦ.) с помощью которого удавалось определить положение наиболее важного объекта, которым традиционно считался авианосец, обеспечивающий боевую устойчивость группы (соединения).

Система оборонительного стрелкового вооружения осталась такой же, как и на Ту-16РМ-2. Экипаж самолета состоял из шести человек, штурман самолета являлся и оператором бортовой станции «ЕН-Р». В состав силовой установки самолета входили два двигателя РД-ЗМ.

Таким образом к середине 70-х годов возможности получения более достоверной разведывательной информации о надводной обстановке, наведения и целеуказания в интересах нанесения удара различными авиационными ракетными комплексами значительно возросли.

Самолёты Ту-16РМ-1 существенно повысили возможность обеспечения МРА.

Первое качество разведывательной авиации - способность в короткое время обследовать значительные по площади районы приобретало особое значение, когда командование ВМФ интересовалось организацией и ходом маневров с участием ВМС США и НАТО, принимая во внимание, что расстояние между отдельными группировками могло достигать несколько десятков миль. Особую озабоченность (у Главного штаба ВМФ) вызывала проблема раннего обнаружения и слежения за АМГ, Именно эту задачу морская авиация до поступления на её вооружение дольних разведывательных самолётов Ту-95РЦ не решала, и приходилось рассчитывать на помощь дальней авиации.

В качестве примера можно привести действия ВВС СФ, которые производили разведку и обозначали "удар" по кораблям НАТО, участвующим в маневрах "Фолекс-64".

События развивались в следующей последовательности: до выхода группировки кораблей в Норвежское море за ней вели наблюдение самолёты Ту-95 дальней авиации (координаты они получили от корабля слежения), а затем его продолжил Ту-16РМ-1. Работу корабельной РЛС экипаж самолёта Ту-16РМ-1 обнаружил с помощью аппаратуры РТР. Направление на цель и примерное расстояние до неё экипаж передал самолётам-разведчикам Ту-16Р и другим адресатам. На удалении от кораблей 450-460 км экипаж Ту-16РМ-1 установил контакт с АУГ с помощью РЛС ЕН-Р. Уточненные исходные донные передавались ведущим тактических групп (доразведки, демонстративной, ударной), что обеспечивало возможность выхода на цели с заданных направлений в назначенное время.

Некоторое представление о росте возможностей Ту-16РМ-1 дает то обстоятельство, что подготовленный экипаж обеспечивал наведение на корабли одновременно пяти Ту-16Р и двух демонстративных групп самолётов-ракетоносцев. В процессе сближения тактических групп с кораблями НАТО экипаж самолёта Ту-16РМ-1 продолжал непрерывное наблюдение за кораблями, не приближаясь к ним ближе 420-430 км.

Поступление самолётов Ту-16РМ-1 в 317 осап ВВС ТОФ способствовали существенному повышению объёма получаемой информации о надводной обстановке.