В 1951 г. В ОКБ В. М. Мясищева начались работы по созданию межконтинентального бомбардировщика в противовес американскому В-52 "Стратофортресс".
Первый полет бомбардировщика состоялся в 1953г. Машину оснастили четырьмя ТРД АМ-3Д. По расчетам, бомбардировщик, получивший обозначение М-4, должен был иметь максимальную дальность полета 12 тысяч км при крейсерской скорости 800 км/ч. Однако на практике максимальная дальность оказалась в два раза меньше и была выпущена лишь небольшая партия этих самолетов, приступивших к боевому дежурству вблизи Москвы в 1954г.
После проведения глубокой модернизации ОКБ Мясищева удалось улучшить характеристики машины. Новый бомбардировщик оснастили значительно более мощными ТРД Д-15. Кроме того, была улучшена геометрия крыла и хвостового оперения. Новый бомбардировщик показал прекрасные характеристики и установил 15 мировых рекордов.
В 1955г. новый бомбардировщик, получивший обозначение 3М был принят на вооружение частей стратегической авиации.
3М представляет собой моноплан со стреловидным крылом большого удлинения. Помимо основного шасси две вспомогательные стойки с колесами малого диаметра размещались на концах крыльях в небольших обтекателях. В носовой части самолета находится неубираемая штанга для дозаправки в воздухе.
В 1964г. на вооружение морской авиации поступила модификация самолета 3М-4, использовавшаяся в качестве разведчика.
Всего было выпущено 85 самолетов всех модификаций (включая М-4). 45 бомбардировщиков М-6 было переделано в воздушные топливозаправщики 3МН2 для дозаправки стратегических бомбардировщиков 3М и Ту-95. В начале 1975г. рассматривался вопрос о переделке всех бомбардировщиков 3М в топливозаправщики, но для этих целей решено было использовать Ил-78.
Большинство бомбардировщиков 3М уже снято с вооружения. Часть самолетов используется в вариантах танкеров 3МС2 и 3МН2. Последняя модификация самолета, получившая название ВМ-Т "Атлант" использовалась для транспортировки космического корабля многоразового использования "Буран" и может нести груз массой до 40 тонн.