上世纪五十年代，随着喷气式发动机的普及，战略轰炸机的航程与速度都显著提升，能够从许多意想不到的方向对目标发动突袭。面对这类远程高速轰炸力量，苏联开始研发高速截击机以遏制其来袭势头，雅克-28成为这一时期的产物之一。然而这型飞机被称作“短腿”之作，空战半径只有几百公里，显然无法覆盖辽阔的苏联领土与远距离来袭线路的需要。
在1958年，图-设计局展开了对新一代截击机的研制工作，初代型号被命名为图-28，随后改名为图-128。它是一种重量级、远距离作战的截击机，迄今在正式服役史上是体型最大的战机之一。与之相对的，其他竞争型号看起来更像常规的战术轰炸机，这也与它的渊源有关，因为图-128的部分设计沿袭自早期的图-98轰炸机，保留了不少前身的外观与结构要素。
展开剩余71%与典型战斗机不同，图-128本质上是一种纯粹的截击平台，不参与制空权的直接争夺战，只针对像B-52这样的大型轰炸机而设。后者机身笨重、护航能力有限，若没有伴随的空中护卫部队，往往只能被视作高空靶子。因此图-128不强调灵活机动，而是以高速、长航程为核心目标——长航程意味着能覆盖更广的作战范围，高速则有利于在轰炸机投弹前实现拦截。
技术参数方面，图-128的空重约为2.45万千克，最大起飞重量约4.3万吨，机身长度为30.06米，翼展为17.53米，机身高度7.15米，编制为两人一组的机组，即一名飞行员与一名雷达操作员共同完成任务。机体采用双发动机并排式布局，装配留里卡AL-7F-2型加力涡喷发动机，进气口位于机身两侧偏上方。单台发动机在加力工作状态下的最大推力为99.1千牛，空载时的最高航速约为1.57马赫，载荷挂载后最高速度降至约1.36马赫。为了实现期望的远程打击能力，机内燃油量约为15吨，最大作战半径达到约2565公里，实际有效作战半径大致在1000公里左右。
在武器系统方面，图-128并不装备机炮，也没有专用的雷达告警系统，整机的武器处置更偏向于对称两翼下的四个挂载点。通常的配置是两枚R-4R半主动雷达制导空对空导弹与两枚R-4T红外制导空对空导弹并列搭载，其射程分别约为25千米和15千米。空军在战术上通常要求飞行员在合适的距离同时发射一枚R-4R与一枚R-4T，这样的组合被认为能显著提高命中率。机头部位装有RP-S Smerch I波段雷达，但该雷达并未具备下视能力，最大探测距离约50千米，更多用于前瞻性目标识别而非纵深探查。
图-128的两翼下还设有若干外挂点，用以根据任务需要灵活配置弹药与传感器。该机型还曾出现一个相对特殊的变体——图-128UT，作为两座位的教练机型号，用来承担训练任务与新机组员的实战模拟。
图-128的原型机于1961年完成首飞，到了1964年正式进入服役，累计生产数量约200架，其中还包括若干提升低空性能的改进型，如图-128M，以及将雷达移除并增设一个额外座位的图-128UT教练机等版本。该机的服役生涯相对低调，外界对其战时行动知之甚少；传闻曾参与过对北约侦查气球的实战行动。它的服役一直持续到1990年代初，但在80年代中期逐渐被米格-25等机型所替代，逐步淡出前线。
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