В 1963 г. в ОКБ А.Н.Туполева начались исследования проекта среднемагистрального самолета. Постройка опытного самолета была завершена в начале 1966 г., а первый полет был выполнен 3 октября 1968 г.Программа испытаний была завершена в течение двух лет и было принято решение о начале серийного производства. В 1970 г. на авиазаводе в Куйбышеве (в настоящее время ≈ Самара) была построена первая серия из шести самолетов.

В апреле 1974 г. в эксплуатацию стал поступать Ту-154А, на котором были установлены более мощные ТРДД НК-8-2У. Взлетная масса составляла 94 т. В конце 1975 г. был разработан Ту-154Б с взлетной массой 96 т. Число мест в экономическом классе возросло со 164 до 180. В 1978 г. началось производство варианта Ту-154Б-1, а позднее ≈ Ту-154Б-2. В 1982 г. был спроектирован грузовой вариант Ту-154С, рассчитанный на перевозку грузов массой до 20 т. и боковую грузовую дверь размером 2,8 х 1,87 м. В начале 1980-х годов был создан усовершенствованный самолет Ту-154М.

Самолет оснащен обычным комплексом авионики с электромеханическими средствами индикации, разработанным отечественными КБ. В состав пилотажного комплекса входят автоматизированная система управления самолетом АБСУ-154-2. Самолет может совершать автоматическую посадку в погодных условиях по категории II ИКАО.