Изначально предназначался для обнаружения и уничтожения ПЛАРБ противника в районах патрулирования. Фактически в ВМФ применяется для дальней океанской разведки, визуальной или радиотехнической, для дежурства в системе поисково-спасательной службы и только потом для поиска и слежения за ПЛАРБ (после окончания холодной войны).
В начале 1960-х годов в составе ВМС США появились атомные подводные лодки — носители баллистических ракет большой дальности. В связи с этим от ВПК СССР потребовались адекватные меры. Проектирование базового самолёта противолодочной обороны (ПЛО) в качестве средства нейтрализации одной из составляющих ядерных сил США началось в 1963 году. Ту-142 явился дальнейшим развитием и глубокой модернизацией серийного самолёта разведки и целеуказания — Ту-95РЦ, в отличие от которого имеет новое крыло и оперение с применением суперкритических аэродинамических профилей, интегрированные в крылья топливные баки и модернизированную кабину с незначительно улучшенными условиями работы экипажа. В процессе серийного производства неоднократно модифицировался. Всего построено около 100 экземпляров самолётов Ту-142 различных модификаций.
В 1959 году в состав ВМС США вошла головная ПЛАРБ «Джордж Вашингтон», в следующем году она приступила к боевому патрулированию. К 1963 году было построено пять таких ПЛАРБ. В 1964—1967 годах они были модернизированы, а в боевой состав ВМС вошли ещё 5 ПЛАРБ типа «Этен Аллен» и 9 типа «Лафайет». Находясь в районах боевого патрулирования, эти ПЛАРБ могли нанести ядерные удары по военно-политическим центрам СССР, причём эти удары в те годы не смогла бы отразить никакая система ПРО.
В 1962 году научно-исследовательские организации МО СССР подготовили справку, из которой следовало, что в данной ситуации наиболее приемлемым средством противодействия ПЛАРБ являются ДПЛС с боевым радиусом в два раза большим, чем у Ил-38.
Для сокращения сроков новый самолёт было решено разрабатывать на базе Ту-95РЦ, с установкой доработанного противолодочного комплекса «Беркут» с Ил-38. 28 февраля 1963 года вышло Постановление Совмина СССР № 246-86 о разработке ДПЛС Ту-142 с ППС «Беркут». Тактико-технические требования к нему главнокомандующие ВВС и ВМФ утвердили 20 апреля, а эскизный проект — 9 октября 1963 года. На испытания комплекс требовалось предъявить в начале 1966 года. Однако сроки готовности машины несколько раз срывались, переносились и вновь нарушались. 17 января 1968 года на заседании Военно-промышленной комиссии при Совете министров (ВПК) было принято решение подготовить для заводских и совместных испытаний в 1968 году три Ту-142, а во втором квартале 1968 года предъявить самолёт на государственные испытания (ГСИ).