苏联的T-4轰炸机，没有投产。在超音速军用飞机中，T－4可算是一个“大个子”，翼展22米，机长44.5米，机高11.2米。从这些几何数据看，与美国现役的B－1B战略轰机不相上下，但比俄罗斯的图－160轰炸机小。
　　在外形上，T－4与超音速运输机图-144很相似，采用双三角形下单翼和无平尾布局。机身细长，驾驶舱以前的圆锥形机头在起飞着陆过程中和地面停放时可以垂下来，以保证飞行员有良好的视界。座舱后两侧有一对面积不大的梯形前翼(或称鸭翼)，前翼为固定翼，而图-144采用的是可伸缩的活动前翼。前翼不但可起配平和辅助操纵作用，同是在大迎角飞行时有利于改善翼面的流动状态。大面积的双三角形机翼从前翼后下方一直延伸到后机身两侧，总面达295.7平方米。机翼后缘是全翼展的升降副翼，分为四段，可独立操纵。面积较大的垂直尾翼位于后机身上部，两侧没有平尾。垂尾后缘的方向舵分为上下两截，也可以独立操纵。
　　由于飞机个头大，飞行速度又快，因此必须装四台大推力的喷气发动机。曾打算选择P－15БФ－300或РД－17－15涡轮喷气发动机(推力147千牛），但由于这两种发动机的推力太小而未被采用，最终采用了雷宾斯克设计局最新研制的РД－36－41型发动机，主任设计师是科列索夫。发动机单台推力156.8千牛，加力推力可达165.9千牛(16000公斤)，这在当时来说是推力最大的喷气发动机。该发动机在研制过程中，曾进行过大量的地面试验，空中试车台试验，同时还装在一架图－16轰炸机上进行过飞行试验。
　　四台发动机并排安装在后机身腹部的发动机短舱内，进气道前方有一个尖楔体，气流从尖楔体两侧的进气口进入，进气量可根据飞行M数和气压变化进行自动调节。
　　发动机的供油控制由自动的电子遥控系统完成。飞行中可通过燃料泵调节燃油的分布，以满足飞机重心平衡的需要。为了防止因高温引起油箱起火爆炸，还使用了液态氮中性气体防火系统。在飞机的控制系统中，有两套独立的液压系统，工作压力可达到280公斤/平方厘米。后来苏－27战斗机也使用了这种液压系统。此外，在T－4飞机的电源中，还首次安装了稳频交流电源和直流电备份系统。
　　机载设备有惯性导航系统，远距前视雷达，侧视雷达，以及光学、红外线、无线电设备等。机载设备控制的配套性及自动化程度都相当高，机组乘员仅有二人（即驾驶员和领航员兼操作员）便可完成所有的飞行和作战任务。此外，设计局还专门为T－4飞机研制了一种新型空对地导弹，该导弹使用末段寻的引导头、射程很远。
　　考虑到飞行速度较快，飞机表面的气动加热比较严重（前缘部位的温度可达到300℃)，开始设计时是打算不安装普通座舱盖的，只在座舱上留一个圆形舱盖口，机组人员可从此进出座舱。机头处装有潜望镜，可供飞行员驾驶飞机起落时使用，而在其它情况下都进行仪表飞行。后来才改用机头下垂的办法，解决了飞机起落和停放时视野不好的问题。在飞机的着陆系统中，主起落架装有双室式减震器和双重充气装置，可旋转后向后收起。
　　进行过试飞的第一架T－4原型机(101)，空重55.6吨，正常起飞重量114吨，最大起飞重量125吨，载油量57吨，最大速度3200公里／小时，巡航速度3000公里／小时，实用升限20000～24000米，航程7000公里，起飞滑跑距离950～1000米，着陆滑跑距离850～900米。携带武器只有2枚空对地导弹。