Tu-16A (Badger A) – podstawowy wariant bombowca strategicznego, przenoszący bomby atomowe. Był w tym celu wyposażony w ogrzewaną komorę bombową oraz dodatkowe wyposażenie w celu uchronienia przed skutkami wybuchu. Wyprodukowano ich 453, w latach 1954–1958 (prawie 1/3 ogólnej produkcji Tu-16)Ту-16А w serwisie Ugołok Nieba.. Przystosowane były też do bombardowania konwencjonalnego – początkowo mogły przenosić tylko 12 bomb 500 kg lub 16 × 250 kg, w latach 60. modyfikowano je do przenoszenia ładunku zwykłych bombowców (18 × 500 kg lub 24 × 250 kg), a w latach 70. dodatkowo zwiększano ilość bomb, z dodaniem belek pod skrzydłami. 59 z nich było zbudowanych od 1957 w wariancie Tu-16A(ZA) przystosowanym do tankowania w locie, metodą skrzydło-skrzydło. Część była następnie wyposażona w stację zakłóceń aktywnych SPS-100 zamiast ogonowej wieżyczki strzelca i drugą stację SPS-5 w kadłubie. 155 przebudowano następnie na nosiciele pocisków KSR-2 i KSR-11.
Tu-16B – wersja rozwojowa bombowca z 1957 z mocniejszymi silnikami RD-16-15 o ciągu 11 000 kg i ze zwiększonym zasięgiem do 7200 km. Przebudowano 2 prototypy, nie weszła do produkcji.
Tu-16W – nieoficjalne oznaczenie bombowca – nosiciela bomby wodorowej (oficjalnie oznaczenie: „wyrób W”).