(первоначально М-6; изделие «201»; по кодификации НАТО: Bison-B) — советский стратегический бомбардировщик разработки ОКБ Мясищева.

Работы по радикальной модернизации М-4 проводились в соответствии с постановлением Совета Министров СССР № 1428—642 от 6 июля 1954 года. На фирме тема получила шифр «36», а самолёт получил обозначение 3М. При выборе двигателей ставку сделали на ВД-7, взлётная тяга которых превышала 11000 кгс, а крейсерский расход топлива составлял 0,73-0,8 кг/кгс⋅ч (у АМ-3 — до 1,03), как у лучших зарубежных образцов. Применив эти двигатели, увеличив количество топлива на борту, установив систему дозаправки в полёте, а также улучшив аэродинамику, можно было получить дальность, достаточную для достижения самой удалённой точки США. Это было очень важно, так как в южной части Штатов находились ядерные объекты: Лос-Аламос ( Нью-Мексико), Оак-Ридж (Теннеси), авиабазы SAC Кастл и Марч (авиабаза)  (англ.) (Калифорния), Дайс и Карсуэллс (Техас), Берксдейл (Луизиана) и многие другие. На этих же базах были сосредоточены основные хранилища ядерных боеприпасов. Кроме того, в Калифорнии, Техасе и Флориде разворачивалось строительство ракетных пусковых комплексов и центров управления. Поставить их под удар было очень заманчиво.

Весь планер и системы бомбардировщика были перепроектированы. Действовавшие в то время нормы прочности тяжёлых самолётов задавали перегрузку при манёвре с максимальным весом не менее 2,5 и при полёте в болтанку — 3,0. Мясищеву удалось доказать, что эти требования завышены, и перейти к более лёгкой конструкции. Снизить массу позволили и другие мероприятия, в частности, замена резины топливных баков на полиамидную плёнку. В результате массу пустой машины удалось снизить по сравнению с серийным М-4 почти на 3 тонны

Самолёт получил новое крыло большего размаха, без излома по задней кромке, с уменьшенным числом аэродинамических перегородок на одну пару и новым профилем на концевых частях. Опыт эксплуатации М-4 позволил отказаться от поперечного V-стабилизатора. Аэродинамическое качество машины достигло рекордного значения — 18,5 единицы (для сравнения: этот показатель у Ту-16 был порядка 14, а у весьма совершенных по тому времени зарубежных самолётов «Авро Вулкан» и Б-47 — 17,0 и 17,25, соответственно). Превысить 19 единиц удалось только на тяжёлых машинах с изменяемой стреловидностью крыла В-1В и Ту-160.

В носовой части 3М разместили негерметичный отсек РЛС, закрытый радиопрозрачным обтекателем. Переднюю кабину перекомпоновали, при этом рабочее место штурмана-бомбардира расположили под лётчиками со смещением влево, а снизу создали фонарь. Количество членов экипажа уменьшили на одного человека.