Powszechnie znana była silna rywalizacja i niechęć pomiędzy obydwoma konstruktorami (na burcie pierwszego seryjnego egzemplarza Tu-95 widniał napis „Śmierć Miasiszczewowi”). Zaangażowanie samego Stalina w projekt samolotu dało Miasiszczewowi prawie nieograniczone możliwości. Rok po rozpoczęciu prac gotowy był projekt techniczny, w maju 1952 roku rysunki techniczne przekazano do zakładu produkcyjnego a w grudniu tego samego roku gotowy był pierwszy prototyp. Wybudowano trzy prototypy, jeden do prób statycznych na ziemi i dwa do prób w locie. Pierwszy egzemplarz oblatano 20 stycznia 1953 roku tuż po pierwszym locie podobnej konstrukcji w Stanach Zjednoczonych B-52, lot trwał siedem minut. Samolot po raz pierwszy publicznie zaprezentowano 1 maja 1954 roku podczas defilady pierwszomajowej w Moskwie. Początkowo osiągi M-4 wydawały się być zadowalające, jednak gdy okazało się, że samolot nie byłby w stanie wrócić z misji bombowej nad Stanami Zjednoczonymi postanowiono opracować nowsze wersje samolotu.