Разработка самолета началась в 1964 г., модель была показана на Парижском Авиационном салоне в 1965 г., а облет совершен 31 декабря 1968 г. В испытательном полете 5 июня 1969 г. на высоте 11000 м была достигнута скорость, соответствующая М = 1,0, а 26 мая 1970г. на высоте 16300м-М = 2,0. До осени 1970 г. опытный образец налетал 100 ч, достигнув максимальной скорости 2430 км/ч и высоты 16900 м. Впервые самолет был показан публично 21 мая 1970 г. в аэропорту "Шереметьево", а затем в 1971 г.- в Париже. В 1971 г. началась подготовка к строительству предсерийных самолетов. Серийные самолеты в отличие от опытных имеют другую форму поперечного сечения крыла, увеличенные размах и длину, убираемое переднее крыло, 8-колесные тележки главных стоек шасси (вместо 12-колесных) и т.д. В 1973 г. эта модификация была показана в Париже. 25.10.1975 г. самолет начал эксплуатироваться на линии Москва-Алма-Ата (грузовые рейсы, с 1 ноября 1977 г. - пассажирские). Были также совершены пробные рейсы по маршруту Москва-Хабаровск.
Созданию самолета предшествовали обширные теоретические и экспериментальные работы, включавшие многочисленные испытания в аэродинамических трубах и натурных условиях при полетах самолета-аналога.
Ту-144 представляет собой выполненный по схеме "бесхвостка" низкоплан. Оживальное крыло с отклоненным вниз носком имеет угол стреловидности передней кромки 76њ в околофюзеляжных частях и 57њ на всей остальной части. У серийных самолетов крыло значительно изменено (кроме увеличения размаха и кривизны профиля, использована аэродинамическая крутка, а концевые части крыла отклонены вниз). Крыло самолета (удлинения 1,63 и сужения 7, многолонжеронной конструкции) состоит из основной и отъемных частей и имеет силовую нагруженную обшивку в виде монолитных фрезерованных панелей. У серийных самолетов предусмотрено дополнительное убирающееся переднее крыло. Это многоразрезное (типа ЦАГИ) прямое крыло с размахом около 3 м и отрицательным поперечным V располагается в носовой части фюзеляжа за кабиной экипажа. Каждая его консоль имеет выпукловогнутый профиль и оснащена четырьмя постоянными щелями. Убирающееся переднее крыло используется только во время взлета и посадки.
Управление самолетом осуществляется с помощью четырехсекционных элевонов (на каждой консоли) и двухсекционного руля направления, расположенного на классическом вертикальном оперении. Киль самолета, так же как и крыло, многолонжеронной конструкции, выполнен заодно с хвостовой частью фюзеляжа. Внутренний объем киля использован в качестве топливного кессон-бака.
Фюзеляж круглого сечения имеет носовой обтекатель кабины экипажа, отклоняющийся вниз под углом 12њ в условиях взлета и на 17њ при посадке. Остекление кабины экипажа прототипа состоит из двух передних, а также боковых окон. Носовой обтекатель снабжен четырьмя продольными удлиненными боковыми окнами, обеспечивающими видимость вперед во время его подъема и в крейсерском полете. Существенной модификации подвергнут фюзеляж, который у прототипа предназначался для размещения 100-121 пассажиров, а у серийных самолетов -150 пассажиров в трех салонах вентиляционного типа. В самолетах первого класса кресла располагаются по схеме 1 + 2 на расстоянии 102 см, а в туристском 2 + 3 на расстоянии 87 см. В связи с увеличением длины фюзеляжа предусмотрены дополнительные третьи входные двери и 32 (вместо 25) иллюминатора с каждой стороны. Фюзеляж, состоящий из стрингеров, балок и шпангоутов, скрепленных с обшивкой, конструктивно разделяется на 3 части: носовую, центральную и хвостовую. В носовой части размещаются кабина экипажа (с фонарем, вписанным в обводы фюзеляжа) и отклоняемый носовой обтекатель, вы- полненный в виде многослойной конструкции из стеклопластика с сотовым заполнителем. Центральная часть, в которой располагаются пассажирские салоны, вместе с носовой частью составляет единый герметичный отсек. Окантовки иллюминаторов, входных, служебных и аварийных дверей изготовлены из фрезерованных панелей. Хвостовая часть фюзеляжа, являясь топливным кессон-баком, выполнена герметичной. Ее законцовка представляет собой контейнер тормозного парашюта. Шасси - трехстоечное. Передняя стойка имеет спаренные колеса. В опытных образцах главные стойки были оснащены убираемыми в консоли крыла 12-колесными тележками, а в серийных самолетах использовались 8-колесные тележки, которые убираются в ниши, находящиеся в гондолах двигателей. Каждая ниша закрывается двумя передними и двумя задними створками. При выпущенном шасси створки открыты и выступают вниз за обводы гондолы. При уборке главных стоек тележки поворачиваются в поперечной плоскости на 90њ, а сами стойки убираются в направлении полета. Главные тележки снабжены колесами диаметром 950 мм с давлением в пневматиках 13,5 кГ/см2. Планер самолета рассчитан на ресурс 30000 ч и выполнен из сплавов алюминия и титана (преимущественно в виде монолитных укрупненных конструкций).
Самолет оборудован современной электронной аппаратурой, обеспечивающей автоматическое управление на взлете, в полете и при посадке в сложных метеорологических условиях. Благодаря этому экипаж самолета состоит всего из трех человек: двух пилотов и бортинженера (выполнение полетного маршрута также контролируется бортовой автоматикой). Управление самолетом осуществляется при помощи электрогидравлической системы с необратимыми гидроусилителями. В каналах тангажа, курса и крена использованы автоматы загрузки командных рычагов управления, функционирующие в зависимости от угла их отклонения, а также скорости и высоты полета. В канале тангажа, кроме того, применена система автоматической балансировки.
Все основные системы самолета имеют многократное резервирование, что существенно повышает надежность. В целом Ту-144 создан в соответствии с международными нормами летной годности, предъявляемыми к пассажирским самолетам.
На опытном самолете используется силовая установка, состоящая из четырех турбовентиляторных двигателей конструкции Н. Д. Кузнецова. Серийные самолеты оснащены усовершенствованными двигателями. Они установлены попарно в двух гондолах длиной около 23 м, размещенных под центропланом. У опытных самолетов гондолы были скомпонованы таким образом, что их задние части образовывали одно целое. У серийных самолетов гондолы удалены от продольной оси самолета на значительное расстояние и представляют собой отдельные конструктивные узлы.
У первого опытного самолета два внешних двигателя были оборудованы устройствами реверса тяги. Однако на продемонстрированном в 1971 г. самолете реверсы тяги были заменены тормозным парашютом. Внешне нетрудно заметить разницу в положении выходных сопел опытных и серийньк самолетов. У первых выход сопел расположен в плоскости, лежащей приблизительно на половине хорды элевонов, а у вторых-за задней кромкой. Двигатели снабжены индивидуальными регулируемыми воздухозаборниками прямоугольного сечения. Положение воздухозаборников относительно фюзеляжа соответствует положению косых скачков уплотнения под крылом при полете с крейсерской скоростью. Топливо размещено в кессонных крыльевых баках (около 70000 кг в опытных и 95000-100000 кг в серийных самолетах). В самолете имеются балансировочные баки, которые расположены в задней части фюзеляжа и наплывах крыла и предназначены для изменения положения центра тяжести самолета во время перехода от дозвуковой скорости полета к сверхзвуковой.