Đầu thập niên 1950, Liên Xô tìm kiếm một phương tiện có thể bảo vệ không phận trước các máy bay ném bom chiến lược trang bị vũ khí hạt nhân của Mỹ. Do sở hữu lãnh thổ vô cùng rộng lớn, họ cần một chiếc tiêm kích có tầm hoạt động rộng, trang bị radar mạnh cùng vũ khí không đối không uy lực.
Công việc thiết kế Tu-28 được bắt đầu từ năm 1958, nó dựa trên nguyên mẫu máy bay ném bom siêu âm Tu-98 vốn không thành công trước đó. Ban đầu dự án được định danh là Tu-28 nhưng đến năm 1963 được đổi lại thành Tu-128, trùng với mã của Phòng thiết kế thử nghiệm. Trong ảnh: Tu-128UT - phiên bản huấn luyện.
Chiếc tiêm kích này có thông số kỹ thuật rất ấn tượng: Chiều dài 30,06 m; sải cánh 17,53 m; chiều cao 7,15 m; diện tích cánh 96,94 m2; trọng lượng rỗng 24.500 kg; trọng lượng có tải 40.000 kg; trọng lượng cất cánh tối đa 43.700 kg. Với những con số trên, Tu-28 chính là tiêm kích đánh chặn lớn nhất thế giới.
Máy bay được trang bị 2 động cơ phản lực Lyulka AL-7F-2 có lực đẩy khô 72,8 kN và lên tới 99,1 kN (mỗi chiếc) khi bật tăng lực, cho tốc độ tối đa 1.920 km/h khi không mang vũ khí hoặc 1.665 km/h khi trang bị đầy đủ, tầm hoạt động 2.565 km, trần bay 20.000 m, thời gian làm việc trên không liên tục là hơn 3 giờ.
Tu-28 cất cánh lần đầu vào năm 1961, được giới thiệu năm 1964, phiên bản sản xuất Tu-28P trang bị radar băng tần I có tên Smerch (NATO gọi là Big Nose) có tầm trinh sát 50 km và khóa được mục tiêu cách xa 40 km. Tuy năng lực của radar tương đối khá nhưng Tu-28P vẫn phụ thuộc nhiều vào việc dẫn hướng từ mặt đất.
Tu-28 có thiết kế đặc thù với chất tải cánh cao, hệ thống điện tử không phức tạp, tầm quan sát kém, cũng như trọng lượng thấp, rõ ràng nó không phải là một chiếc tiêm kích nhanh nhẹn. Điều này cũng dễ hiểu khi đối tượng tác chiến của Tu-28 là máy bay ném bom chiến lược của đối phương.
Vũ khí trang bị của Tu-28 gồm 4 tên lửa không đối không Bisnovat R-4 (AA-5 Ash), nó thường mang 2 đạn R-4R điều khiển radar bán chủ động và 2 đạn R-4T sử dụng đầu dò hồng ngoại, với SARH trên các mấu cứng ngoài và bộ phận dò tìm hồng ngoại ở mấu cứng trong. R-4 là loại tên lửa có năng lực chiến đấu khá thấp.
Tính đến thời điểm năm 1970, có tổng cộng 198 chiếc Tu-28/Tu-128 được chế tạo (bao gồm cả 10 chiếc phiên bản huấn luyện Tu-128UT). Phần lớn số tiêm kích này hoạt động trong thập niên 1980 và một vài chiếc còn trong biên chế Không quân Nga tới tận năm 1992 trước khi bị thay thế hoàn toàn bởi MiG-31.