В середине 1950-х гг., после блестяще выполненного правительственного задания — создания дальнего стратегического бомбардировщика (СДБ), известного под шифром 1G3M и 201М, ОКБ-23, во главе с генеральным конструктором В.М. Мясищевым, развернуло работы по созданию дальнего сверхзвукового самолета большой грузоподъемности. Он создавался в соответствии с постановлением Совмина от 30 июля 1954 г. Проект «Разъемного дальнего бомбардировщика «50» состоял из ударного самолета и носителя с четырьмя ТРД. OКБ выпустило эскизный проект, но год спустя, 19 июля 1955 г., вышло очередное постановление Правительства СССР, изменившее направление работ по теме «50». Теперь требовался «чистый» бомбардировщике повышенной крейсерской скоростью. Затем новым постановлением предусматривалась установка новых двигателей М16-17 конструкции П Ф Зубца.
Прежде чем приступить непосредственно к проектированию М-50, было проведено тщательное изучение перспектив развития авиационной науки и технологии. В содружестве со смежниками определены пути решения задач, которые встретятся при постройке самолета. Были составлены научные прогнозы параметров различных систем бомбардировщика, который в основном проектировался не под уже существующее оборудование, а под то, которое будет создано. Весьма весомым явился вклад коллектива ЦАГИ. В создании М-50 принимали участие крупнейшие ученые М.В. Келдыш, А.И. Макаревский, Г.С. Бюшгенс и другие. Совместно с ЦАГИ были проанализированы 39 вариантов аэродинамической компоновки самолета, в том числе и такие «экзотические», как схема «утка». Схема «утка» явно перевешивала по сравнению с другими схемами.
Успех в создании М-50 прежде всею был достигнут благодаря созданному В.М. Мясищевым коллективу единомышленников. Глубокие всесторонние исследования аэродинамических и весовых характеристик, конструктивные проработки помогли выбрать оптимальное решение. Для эскизного проекта была принята нормальная схема самолета с тонким треугольным крылом малого удлинения и нормальным оперением.
Одним из самых сложных вопросов аэродинамической и конструктивной компоновки явилось размещение двигателей, так как увеличение аэродинамического сопротивления мотогондол приводило к значительному снижению дальности. Исследовались схемы установки двигателей: попарно в вертикальной и горизонтальной плоскостях на пилоне под крылом; двух двигателей в хвостовой части фюзеляжа на пилонах и двух под крылом. Приняли предложение Ю.Е. Ильенко и В.А. Федотова — разместить два двигателя на концах крыла и два на пилонах под крылом. Это обеспечивало благоприятные динамические характеристики, простоту конструкции и получение необходимой дальности полета. Двигатели в то время на сверхзвуковых скоростях имели очень большой удельный расход топлива. Для его снижения нужно было создать наивыгоднейшие условия работы двигателю, и это удалось осуществить.
Турбореактивный двигатель для сверхзвукового бомбардировщика, расчетные характеристики которого отвечали заданным требованиям, спроектировал коллектив ОКБ П.Ф. Зубца. Большую помощь в разработке силовой установки самолета оказали ученые ЦИАМа, возглавляемого в то время Г.П. Свищевым.
Проектирование самолета М-50 сопровождалось выполнением большого объема стендовых отработок и расчетных исследований. Из-за сложности конструктивной схемы самолета в ОКБ были созданы сварные конструктивноподобные модели из стальной тончайшей ленты. Испытания показали их высокую эффективность. Модели для исследований флаттера и статической прочности было рекомендовано использовать и другим ОКБ.
В расчетах и при моделировании треугольного крыла малого удлинения нельзя было использовать существующие в тот период методики. Коллектив ОКБ, под руководством В.М. Мясищева, сам создал алгоритм расчета, который, по существу, явился предшественником применения в самолетостроении метода конечных элементов и позволил существенно снизить вес конструкции.
Сложность конструктивных схем потребовала широкого использования цифровых вычислительных машин и аналоговых моделей. Поэтому в ОКБ организовали собственный вычислительный центр, широко применили различные аналоговые машины. Поскольку опыта летных испытаний тяжелых самолетов с треугольным крылом еще не было, при вычислительном центре был создан стенд-тренажер, на котором летчики-испытатели Н.И. Горяйнов и А.С. Липко «учили» летать самолет и учились сами: отрабатывали систему управления на различных режимах полета. Это было особенно важно потому, что на М-50 была впервые применена электродистанционная связь рычагов управления с органами управления.
В ОКБ совместно с ЦАГИ для М-50 разработали автоматическую систему, которая регулировала положения центра тяжести самолета перекачкой топлива фюзеляжных баков.
Основными аэродинамическими особенностями М-50 являлись: тонкое (относительная толщина 3,5—3,7%) треугольное крыло; стреловидное, целиком поворачивающееся, горизонтальное и вертикальное оперение; изолированные мотогондолы и так называемая вздыбливающаяся передняя тележка велосипедного шасси. При достижении определенной скорости на разбеге тележка поворачивалась вокруг оси, при этом передняя пара колес поднималась вверх, угол атаки увеличивался и длина разбега уменьшалась.
В декабре 1955 г. заказчику предъявили эскизный проект машины, а к 1 мая 1956 г. уже был построен макет. Почти месяц работала макетная комиссия во главе с маршалом авиации В.А. Судецом, которая его не одобрила. После совещания в МАПе с участием специалистов НИИ макет все-таки одобрили и назначили ведущего летчика-испытателя.
В те годы перед руководством страны стояла сложная задача: чему отдать предпочтение — сверхзвуковым стратегическим бомбардировщикам или межконтинентальным ракетам. Видимо, в поисках ответов на эти вопросы в августе 1958 г. ОКБ-23 посетил первый секретарь ЦК КПСС Н.С. Хрущев и министр обороны Р.Я. Малиновский. Они осмотрели в сборочном цехе самолет М-50, выслушали пояснения В.М. Мясищева. Хотя ни сам Н.С. Хрущев, ни кто-либо из сопровождающих его лиц ничего отрицательного о делах мясишевского коллектива не сказали, но и ожидаемого одобрения самолетостроители не услышали.
Работы по машине продолжались. Машину установили на площадке около сборочного цеха, отгородив ее от любопытных глаз высокой стеной. И вскоре шум работающих двигателей стал привычным для сотрудников ОКБ-23, шла наземная отработка систем нового самолета. Тем временем «транспортный отряд» вместе с конструкторами отдела оснастки готовил баржу для перевозки самолета по Москве-реке. Поздней осенью 1958 г. самолет благополучно прибыл на летно-испытательную базу ОКБ-23. Одновременно строился дублер самолета М-50Б с двигателями Ml6-17.
Первый полет самолет М-50А (индекс М-50А был получен из-за установки двигателей ВД-7) был выполнен 27 октября 1959 г. с аэродрома ЛИИ имени М.М. Громова. Полет продолжительностью 35 минут прошел успешно. С учетом того, что первый экземпляр самолета М-50А с двигателями В.А. Добрынина был экспериментальным, первый этап программы летных испытаний этой машины не был излишне перегружен. Часто в полете отказывали генераторы двигателей, поэтому летчики в каждом полете рисковали жизнью. Основной была вторая часть программы, которую должны были составлять полеты на сверхзвуковых скоростях после установки на самолет двигателей конструкции П.Ф. Зубца.
А пока летчики осваивали особенности пилотирования самолета и постепенно «подводили» его к заветному рубежу — скорости полета, равной скорости звука. В нескольких полетах они почти достигали этого рубежа, но перейти его так и не удалось: не хватало мощности двигателей. Была зафиксирована максимальная скорость полета, соответствующая 0,99М. Понимая, что это положение временное, все с нетерпением ожидали поступления двигателей П.Ф. Зубца. Испытания и доводка их затянулась.
Летчики-испытатели Н.И. Горяйнов и А.С. Липко отмечали удачную компоновку кабины и органов управления, хороший обзор, удобство кресел. Пилотировать самолет было несложно, управление было эффективным на всем диапазоне скоростей и высот. На испытаниях самолета не обошлось без неприятностей. Во время «гонок» двигателей самолет М-50А сорвался с тормозов и врезался в стоящий напротив самолет ЗМЕ, унеся жизнь радиста.
В 1960 г. было принято решение о прекращении работ по нему, самолет совершил всего 18 полетов. К тому времени был построен еще один самолет М-52, являвшийся модификацией своего предшественника. В конце мая 1961 г. принимается решение о демонстрации М-50А на воздушном параде. Самолет, простоявший на земле почти год, все же подготовили к параду. 9 июля 1961 г. самолет М-50 был показан широкой публике на воздушном параде в Тушине. Бомбардировщик в сопровождении двух истребителей прошел на малой высоте над тушинским полем. Никто тогда и не знал, что это был последний полет этой замечательной машины. Спустя несколько лет самолет М-50 был передан Музею ВВС в подмосковном городе Монино. Осенью 1960 г. В.М. Мясищев был назначен начальником ЦАГИ, а ОКБ-23 переключили на выполнение новых заданий.