Sau Tu-4, Liên Xô nhanh chóng nhận ra oanh tạc cơ động cơ piston khó đáp ứng yêu cầu của chiến tranh hiện đại. Tu-16 ra đời trong quá trình chuyển sang động cơ phản lực, tốc độ cao và khả năng hoạt động ở độ cao lớn hơn.
Tu-16 đánh dấu bước chuyển của Liên Xô từ oanh tạc cơ mang bom sang máy bay mang tên lửa. Với các biến thể Tu-16K, máy bay có thể phóng tên lửa chống hạm từ khoảng cách xa thay vì phải tiếp cận trực tiếp mục tiêu.
Ra đời từ thập niên 1950, Tu-16 không nhanh chóng biến mất khi công nghệ hàng không thay đổi. Khả năng cải tiến liên tục giúp dòng máy bay này duy trì vai trò trong nhiều thập niên.
Tu-16 không chỉ được sử dụng như một oanh tạc cơ. Từ nền tảng này, Liên Xô phát triển nhiều phiên bản cho các nhiệm vụ như mang vũ khí hạt nhân, trinh sát, gây nhiễu, chống hạm và chống ngầm.