Восьми- либо семиместный цельнометаллический свободнонесущий среднеплан с четырьмя двигателями и убираемым шасси велосипедного типа. Стратегический бомбардировщик. Создан в ОКБ-23, руководимым В.М. Мясищевым. Прототип, «изделие-25», впервые был поднят в воздух 20 января 1953 г. экипажем лётчика-испытателя В. Опадчего. Постройка опытных образцов и серийное производство осуществлялись на заводе № 23 в Филях, где с 1954 по 1963 гг. было выпущено 93 самолёта 3M и M-4 различных модификаций.
Планеры самолётов всех модификаций выполнены из алюминиевых сплавов. Угол стреловидности крыла 34.5°. Экипаж размещался в 2 гермокабинах: носовой (2 лётчика, штурман, 2 стрелка, стрелок-радист и, на М-4, оператор РЛС) и кормовой (стрелок). Все члены экипажа располагаются в катапультных креслах, позволяющих аварийно покидать машину через 5 фюзеляжных люков вниз.
На М-4 в разное время применялись ТРД АМ-3А тягой по 8700 кГ, АМ-3Д (8750 кГ), РД-3М-500 (9500 кГ) либо РД-3М-500А (10500 кГ). На 3М стояли ТРД Вд-7 тягой 11000 кГ. Использовавшиеся на других модификациях ВД-7Б имели тягу 9500 кГ, ВД-7П - 11300 кГ. Самолёты были оборудованы системой дозаправки топливом в полёте.
М-4 поднимали во внутрифюзеляжном бомбоотсеке 18000 кг боевой нагрузки. У 3М она составляла 24000 кг, в т.ч.:
Оборонительное вооружение состояло на всех самолётах из 6 23-мм пушек АМ-23, попарно установленных в верхней, нижней и кормовой установках с боезапасом по 1100 выстрелов в первых двух и 2000 в последней.
На М-4 и 3-М устанавливался бомбардировочный радиолокационный прицел РПБ-4. 3МД оснащались прицельно-навигационным комплексом с РЛС «Рубин». Кроме того, имелись также: оптический бомбоприцел ПБ-11 и навигационно-бомбардировочный автомат НБА. Для управления оборонительными установками в хвостовой части был смонтирован радиоприцел «Аргон».
Все модификации 3М оснащались системой обнаружения облучения РЛС противника, станцией постановки активных помех СПС-2 и, расположенными в нише заднего шасси, 3 контейнерами с дипольными отражателями.
Стратегические бомбардировщики 3М состояли на вооружении Дальней авиации СССР с 1958 по 1985 г., а затем большая часть их была утилизирована в соответствии с пунктами договора ОСВ-2, а оставшиеся переоборудованы в заправщики. Последние “дожили” до распада СССР, после чего оказались в составе ВВС России. Сняты с вооружения в 1993 г.
Самолёты боевого применения не имели.