М-50 и его модификации
Бомбовое вооружение максимальной массой до 30 т размещалось в крупногабаритном грузоотсеке, где предполагалось также подвешивать и управляемую сверхзвуковую крылатую ракету М-61 со складными плоскостями, имеющую дальность пуска до 1000 км и также создававшуюся в ОКБ Мясищева. Прорабатывалась и возможность оснащения самолета тяжелой крылатой ракетой РСС П.В. Цыбина. На первом опытном самолете оборонительное вооружение отсутствовало, на серийных самолетах предполагалось применение кормовой пушечной установки с дистанционным управлением. В качестве силовой установки планировалось использовать ТРДФ, «16—17» (4 х 17 000 кгс), разработанные под руководством П. Зубца, которые должны были иметь выдающуюся по тем временам топливную экономичность (удельный расход топлива при М=1,8 должен был составить 1,1—1,2 кг/даН. ч). Однако из-за недоведенности двигателя на опытном самолете в качестве временной меры были установлены ТРДДФ Добрынина: на пилонах под крылом были установлены два ТРДФ ВД-7 с форсажными камерами (2 х 14 000 кгс), два бесфорсажных двигателя ВД-7Б (2 х 9750 кгс) разместили на концевых частях крыла (прорабатывался и вариант оснащения самолета перспективными двигателями В. Добрынина ВД-10).

Осенью 1958 г. М-50 в разобранном виде на барже по Москве-реке был доставлен из Филей на аэродром ЛИИ в Жуковском.

Первый полет опытного самолета состоялся 27 октября 1959 г. (летали Н.И. Горяинов и А.С. Липко). 9 июля 1961 г. самолет был эффектно продемонстрирован на воздушном параде в Москве (это был последний полет бомбардировщика М-50). В ходе летных испытаний из-за отсутствия проектных двигателей сверхзвуковая скорость достигнута не была (было получено лишь М=0,99).

Вскоре после начала работ над М-50 ОКБ приступило к созданию его модификации — М-52, имеющей усовершенствованное ракетное вооружение (4 УР располагались по бортам фюзеляжа в соответствии с правилом площадей и в незначительной степени ухудшали аэродинамику бомбардировщика), концевые двигатели, также установленные на пилонах, вертикальное оперение с рулем поворота, небольшие дополнительные горизонтальные плоскости на конце киля, штангу дозаправки в носовой части и экипаж, увеличенный до 4 человек. Самолет, оснащенный «штатными» ТРДФ «16—17», был рассчитан как на крейсерский полет со сверхзвуковой скоростью на большой высоте, так и на прорыв ПВО противника на малых высотах (впервые в мире для стратегического бомбардировщика ставилась подобная задача). М-52 был построен в 1959 г., но не испытывался ввиду закрытия в 1960 г. ОКБ В.М. Мясищева. Долгое время он хранился на стоянке ЭМЗ и был разобран на металл в конце 1970-х годов.

Прорабатывался также проект М-54, имеющий крыло измененной в плане формы и нескольно иное расположение мотогондол.

Дальнейшим развитием самолетов М-50 и М-52 явился бомбардировщик М-56, техническое проектирование которого было начато в 1959 г. Самолет предполагалось выполнить по схеме «утка» с несущим широким фюзеляжем, по бокам которого устанавливались шесть двигателей ВК-15 В. Климова в двух «пакетах», к которым крепились небольшие поворотные консоли. ПГО, свободно ориентирующееся на дозвуковых скоростях, было вынесено далеко вперед. Максимальная расчетная скорость соответствовала М=3,25, максимальная дальность полета — 10 000—12 000 км. Был построен натурный макет нового самолета, а также летающие радиоуправляемые модели бомбардировщика.

На основе самолета М-56 предполагалось создать пассажирский сверхзвуковой самолет М-53 (прорабатывалось несколько вариантов такой машины). Однако свертывание работ по пилотируемой авиации и расформирование ОКБ В.М. Мясищева положили конец работам по М-56 и его модификациям.

ОКБ А.Н. Туполева также вело работы по проектам сверхзвуковых стратегических бомбардировщиков. В конце 1950-х годов, практически одновременно с М-56, там был предложен проект самолета «135», выполненного по аэродинамической схеме «утка» с треугольным крылом и силовой установкой, состоящей из четырех двигателей НК-6 (4 х 22 500 кгс). В начале 1960-х годов рассматривался и другой, кажущийся сейчас совершенно невероятным проект сверхзвукового самолета с четырьмя ТВД. Самолет предполагалось выполнить по нормальной аэродинамической схеме со стреловидным крылом.