Первый в мире сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144 совершил первый испытательный полет 31 декабря 1968 года. За штурвалом воздушной машины находился летчик-испытатель Эдуард Елян. Для демонстрации возможностей самолет отправили из Москвы в 9 часов утра и в это же время, в 9 часов утра, он приземлился в столице Болгарии. Разница во времени составляла 1 час.

Первая авария сверхзвукового лайнера Ту-144 произошла 3 июня 1973 года во время демонстрационного полета на авиасалоне в Ле Бурже. Точные причины аварии до сих пор неизвестны. Погибли все шесть членов экипажа: Герой Советского Союза заслуженный лётчик-испытатель М. В. Козлов, лётчик-испытатель В. М. Молчанов, штурман Г. Н. Баженов, заместитель главного конструктора инженер генерал-майор В. Н. Бендеров, ведущий инженер Б. А. Первухин и бортинженер А. И. Дралин и 8 человек на земле.

Тем не менее, 26 декабря 1975 года свой первый коммерческий рейс самолет совершил на маршруте Москва - Алма-Ата, где перевез почту и посылки, а с ноября 1977 года на том же направлении начались и пассажирские перевозки. Рейсы выполняли только два самолета - № 77109 и № 77110. Летчики «Аэрофлота» летали только в качестве вторых пилотов, командирами же экипажа всегда были летчики-испытатели ОКБ Туполева. Билет в самолет стоил 68 рублей, тогда как на обычный дозвуковой самолет билет в Алма-Ату стоил 48 рублей.

Коммерческая карьера Ту-144 была недолгой. По словам летчиков, нештатные ситуации происходили практически в каждом полете. Второе крушение Ту-144 произошло 23 мая 1978 года. Впоследствии Ту-144 использовался только для грузовых перевозок между Москвой и Хабаровском. В общей сложности, Ту-144 совершил 102 рейса под флагом «Аэрофлота», из них 55 - пассажирских.

Строительство самолетов Ту-144 велось с 1967 по 1984 годы. Всего было построено 16 машин. Еще одна, последняя построенная машина, осталась невостребованной, долго стояла на территории Воронежского авиазавода и в итоге была порезана. Кроме того, было собрано еще несколько планеров Ту-144 для наземных испытаний.

С 1995 по 1999 годы один значительно модифицированный Ту-144Д под названием Ту-144ЛЛ - «Летающая лаборатория», использовался американским космическим агентством НАСА для исследований в области высокоскоростных коммерческих полетов с целью разработать план для создания нового современного сверхзвукового пассажирского самолета.

На Ту-144ЛЛ были установлены двигатели НК-32-1 в связи с отсутствием пригодных к эксплуатации НК-144 или РД-36-51, разнообразные датчики и испытательная контрольно-записывающая аппаратура. В полу 1-го салона была организована шахта аварийного покидания самолета вниз, напрямую через грузовой люк. Из-за более мощных двигателей хвост фюзеляжа был дополнительно обшит пластинами из нержавеющей стали. После завершения полетов двигатели и записывающая аппаратура были демонтированы.