Por lo que se decidió crear un sistema aerotransportado de alerta temprana (AWACS), que formara parte del sistema de defensa aérea del país.
Inicialmente, se elaboró una variante del avión basada en el bombardero estratégico Tu-95.
A finales de 1958 la oficina de desarrollo OKB-156 Túpolev editó los requisitos tácticos y técnicos actualizados para el complejo AWACS que se estaba desarrollo.
Se determinó la base del complejo de alerta temprana y control aerotransportado (AWACS) formado por el radar tipo "Liana" que era una variante del radar terrestres P-30.
Se definieron sus características principales, principalmente las referidas a sus dimensiones y peso, necesarias para decidir su ubicación en el avión, así como el diseño de la alimentación del sistema y el carenado del sistema de antena.
Basándose en la aeronave Tu-114 se procedió a la modificación del espacio interno del fuselaje realizando una redistribución de espacios y cambiando varios sistemas y equipos.
Tanto el carenado como el pilón eran accesible mediante escotillas para realizar labores de mantenimiento e inspección del sistema de la antena del radar.
Para compensar las distorsiones aerodinámicas producidas por la hoja de vórtice generada por el pilón del fuselaje y el carenado del radar se añadió una gran quilla vertical debajo de la sección de cola del fuselaje.
Tras realizar un estudio del sistema "pilón-radomo-antena" Alejandro Ivánovich Putilov propuso la solución más sencilla de hacer que toda la estructura "pilón-radomo-antena" girara.
Esa solución ya se había planteado anteriormente en EE. UU.
[11] En el otoño de 1961, se completó la construcción del primer prototipo del Tu-126 (número de serie 68601, en varios documentos, pasado bajo el número 61M601).
[16] Las pruebas estatales del Tu-126 tuvieron que cumplir los estrictos requisitos técnicos de la Fuerza Aérea que se exigían para cualquier diseño, bien fuera de nueva planta o basado en uno existente.
En el pilotaje, el Tu-126 era bastante "estricto", el carenado del radar oscurecía la quilla, creando una resistencia adicional, lo que reducía el alcance, imponiendo restricciones en el rango de modos de vuelo.
El radomo del radar (que pesaba alrededor de 12 toneladas y tenía 11 m de diámetro) provocó un cambio en el centrado y el enfoque de la aeronave desplazándolos hacia atrás, lo que (en comparación con el Tu-114) provocó un cambio en las características de estabilidad y control en el canal longitudinal y condujo a un cambio en el rendimiento.
El carenado del radar ("Mushroom") afectó negativamente, bajo ciertas condiciones, a las características de despegue y aterrizaje del avión que se volvió dinámicamente inestable: inmediatamente después de que se retractaron los flaps, el Tu-126 cayó en cabeceo durante algún tiempo.
Al alcanzar la velocidad máxima, la aeronave comenzaba a temblar, pero se mantuvo la controlabilidad.
El aumento en la masa del fuselaje y el equipo en su interior, en comparación con el Tu-95.
En diciembre de 1964, se completaron las pruebas estatales del primer Tu-126 experimental.
[19] En el período comprendido entre 1965 y finales de 1967, la planta n.º 18 produjo ocho Tu-126 en serie: Se entregaron tres aeronaves (n.º 65M611, 66M613 y 66M621) sin equipo ECM, en la parte trasera del fuselaje solo tenían restablecedores de chaff.
Los aviones n.º 65M612 y comenzando con el n.º 67M622 se produjeron con una sección de cola extendida del fuselaje, en la que, además de la paja, la estación REP del set SPS-100 "Reseda" fue puesto.
[19] La producción en serie continuó hasta 1968, se construyeron un total de 8 aviones.
También se entregó la primera nave experimental que quedó como reserva y no contaba con tripulación propia.
El Tu-126 estuvo en operación hasta el año 1985 cuando fue sustituido, paulatinamente, por el avión Beriev A-50 «Shmel» que entró en servicio en 1984.
Las aeronaves Tu-126 se mantuvieron, aún fuera de servicio, hasta 1990 cuando fueron desmantelados.
Este aparato, que estuvo en servicio hasta 1990, no se desmanteló y quedó almacenado en el Instituto de Investigación de Vuelo que lleva el nombre de M. M. Gromov más conocido como "LII" y se desmanteló en 1995.
En la parte trasera se ubicaban los sistemas de radar, inteligencia electrónica y comunicaciones.
Los modos de búsqueda activa y pasiva se aplicaban alternativamente.