ТУ-126 является самолётом дальнего наведения и радиолокационного обнаружения. Его предназначение — в обороне воздушных рубежей Советского Союза от вероятных противников. Под конец 50-х годов прошлого столетия правительство принято решение создать мобильные системы дальнего радиолокационного обнаружения (сокращённо — ДРЛО), которые размещаются на самолётах, предназначенных для системы ПВО государства. Радиотехнический комплекс, равно как и самолёт, должны были в ходе разработки существенно изменить всю систему ПВО СССР.

ОКБ-156 под руководством С. М. Егера стало главным предприятием по разработке этого комплекса. Были рассмотрены несколько вариантов, проведены исследования в отделе технических проектов ОКБ. В итоге ТУ-114 был выбран в качестве базового самолета. А спустя время он получил индекс ТУ-126.

Существенно изменились фюзеляж, состав оборудования и ряд самолётных систем. Почти без изменений осталась кабина лётчиков, разве что из-за дополнительного оборудования стало несколько теснее на рабочем месте штурмана. А верхнюю палубу разбили на отсеки.

В I960 году, после почти 2-летней работы начали строить первый опытный самолёт ТУ-126. Первый прототип был окончен осенью 1961 года. В январе 1962 г, начались испытания, и 23 января свой первый полёт совершил экипаж во главе с лётчиком-испытателем И.М. Сухомлиным. Очередной этап испытаний взаимодействий с корабельными и наземными командными пунктами завершился в ноябре 1964 года.

В 1969 г по решению правительства началась разработка комплекса «Шмель» с антенной «Гриб». По задумке, он должен был обнаруживать и перерабатывать данные о быстрых малозаметных целях. В 1970 году туполевцы подготовили эскизный проект носителя под «Шмеля». В качестве этого носителя применялся известный нам Ту-126. Но в результате Ту-126, стал лишь лётной лабораторией для отработки этого комплекса.