В июле 1977 года коллективу Московского Машиностроительного завода "Опыт" (название ОКБ-156 и опытного завода ╧ 156 с середины 60-х годов) было поручено модернизировать выпускаемый серийно на Таганрогском Машиностроительном заводе имени Димитрова (ТМЗД) самолет Ту-142МК в самолет-носитель крылатых ракет Ту-95МС. Предварительно в рамках программы создания стратегического носителя крылатых ракет для отработки элементов нового комплекса и непосредственно ракеты Х-55 была создана летающая лаборатория Ту-95М-55. Лабораторию создавали на базе опытного самолета Ту-95М-5. В первоначальном варианте при переделке Ту95М-5 предполагалось установить в грузоотсеке однопозиционную катапультную установку под одну ракету Х-55. Впоследствии, в ходе работ по новой летающей лаборатории, были проработаны два варианта: с размещением в грузоотсеке однопозиционной катапультной установки и многопозиционной МКУ-6-5.
Все работы по переоборудованию Ту-95М-5 в Ту-95М-55 производились силами ЖЛИ и ДБ в период с июля 1977 года по июль 1978 года. В процессе переоборудования с самолета было снято все ракетное вооружение, относящееся к комплексу К-95-26, система РЭП, включая хвостовой отсек с аппаратурой РЭП, и часть другого оборудования специализированного оборудования. С самолета сняли штатный топливный фюзеляжный бак ╧ 2 и вместо него установили аппаратуру ДИСС-7 и МИС-45, грузоотсек доработали и смонтировали МКУ-6-5, установили аппаратуру подготовки и пуска ракет АПП-95 "Дуб". С учетом размещения нового ракетного вооружения были доработаны системы энергоснабжения и СКВ, установлена контрольно-записывающая аппаратура для записи параметров работы комплекса. Помимо подвески ракеты на МКУ, на самолете мог монтироваться балочный держатель на одну ракету.
Первый полет самолет Ту-95М-55 совершил 31 июля 1978 года. На этой летающей лаборатории до начала 1982 года было совершено 107 полетов общей продолжительностью 656 часов по отработке нового авиационно-ракетного комплекса со сбросом массо-габаритных макетов ракет и практическими пусками опытных образцов ракет Х55. На этапе испытаний и отработок было выполнено 10 пусков ракет Х-55, из которых семь были зачтены. Эти испытания дали богатые материалы для отработки и стратегического носителя Ту-95МС и ракеты Х-55.
28 января 1982 года, взлетая с аэродрома ЛИИ в очередной испытательный полет, летающая лаборатория Ту-95М-55 потерпела катастрофу, в которой погиб экипаж в составе 10 человек во главе с командиром корабля летчиком-испытателем Н.Е.Кульчицким. Одной из причин катастрофы стало обледенение крыла и стабилизатора в процессе руления, в сочетании с некоторыми отступлениями от рекомендованной для данного типа самолета методики выполнения взлета.