图-4轰炸机在1948年和1949年真正具备了作战能力，其生产工作也进入了满负荷运转的状态。到1950年，苏联远程航空兵已经部署了9个图-4轰炸机团，每个团装备32架轰炸机。北约给图-4起的绰号为“公牛”（Bull）。20世纪50年代初期，苏联向中国移交了一批图-4A轰炸机，此举使中国首次获得了可靠的轰炸机力量。苏联还在其远东地区部署了大约32架图-4轰炸机，以执行侦察任务。在朝鲜战争期间，苏军图-4轰炸机的数量急剧增加，最近发现的档案显示，苏军装备的“公牛”数量高达845架。
1949年8月29日，苏联人在一座铁塔上引爆了他们的首个核装置。随着苏联核炸弹的不断完善，斯大林批准进行一些优先级较高的实验，即将图-4轰炸机改装为能投掷原子弹的空中载机。1951年10月18日，一架图-4轰炸机在塞米巴拉金斯克附近投下了一枚原子弹；不过，直到1955年11月，一架图-16轰炸机才投下苏联的第一枚氢弹。对于北约观察员来说，这些事件证实了苏联战略航空力量的提升。
苏联纪录片中的RDS-1原子弹与图-4A轰炸机
西方国家对此作出的反应也日益强烈。图-4轰炸机从未拥有过能够真正对美国构成威胁的航程——该机只有在单程飞行时才可以威胁到芝加哥或纽约市。饶是如此，图-4轰炸机及其喷气式后继型号的存在迫使美国打造了一系列防空系统，包括“奈基”地对空导弹和20世纪50年代研发的“天扫”（Skysweep）雷达指引高射炮。
苏联人还试验了将图-4作为空中加油机使用，并在1952年10月完善了探头-锥套式空中加油系统。在此之前，苏联人还尝试过多种其他系统。最终，探头-锥套式空中加油系统被用于为米格-15战斗机加油，此举旨在努力扩大苏联空军的打击范围。随着喷气机时代的到来，苏联人意识到图-4已经过时了，朝鲜战争中美国B-29轰炸机的战损进一步坚定了苏联人的这种看法。
图-4轰炸机与米格-15比斯战斗机进行空中加油
苏联方面曾威胁要对图-4轰炸机进行战斗部署，不过这只发生在冷战早期的20世纪50年代，而且相关细节尚不清楚。
“不刮胡子的流浪汉”号飞行了将近十年，并堪称是冷战初期苏联战略空军的“鼻祖”，因此该机很快在苏军轰炸机机组成员中获得了传奇般的地位。许多曾参加过图-4项目初期工作的苏联轰炸机飞行员都对这一点感到非常自豪，因为他们的飞行记录中包含了在这架从威奇塔工厂下线的“超级堡垒”上的飞行小时数。更有甚者，“不刮胡子的流浪汉”号还曾被短时间地用作苏联X系列飞机（火箭动力的“飞机346”）的空中载机。1947年5月，前德国试飞员沃尔夫冈•齐泽斯（Wolfgang Ziese）坐在“飞机346”的座舱中升空了，当时“飞机346”就挂载在这架轰炸机的右侧机翼下。在高空，“不刮胡子的流浪汉”号释放了“飞机346”，后者当时达到的速度估计为0.93马赫，这是当时苏联人为突破音障而付出的最不懈的努力。
“飞机346”火箭动力测试机
然而，随着时间的推移，尽管对什韦佐夫发动机进行了诸多改装并进行了许多升级，但“不刮胡子的流浪汉”号还是变得越来越难以维护了。到1954年，苏军的图-4机队逐渐被退役拆解，美国的B-29轰炸机差不多也在同一时期停飞报废。今天，在莫斯科郊外的莫尼诺航空博物馆里，一架形单影只的图-4轰炸机矗立在外面，它唯一的作用是提醒人们那段充满激荡的岁月。
斯大林复制B-29的决定让苏联获得了临时可用的远程轰炸机，即使该机还不算是真正意义上的洲际战略武器。图-4轰炸机使苏联人可以在冷战前线可靠地投射力量，而这一切发生在苏联与美国的关系日益恶化，以及核武器的出现给苏联的国家生存带来严重威胁之际。
这些事件还有第二层意义，不过许多西方人对此不太了解。图-4项目已成为苏联航空工业实现快速现代化的一条捷径，并传达出了斯大林更宏大的目标：保障苏联的国家安全，甚至与西方保持军事均势。在图-4项目中，斯大林证明了关于布尔什维克的一条真理：个人的无情并不一定会消除灵活性或为了生存下去而寻求某些能力。尽管斯大林的直觉并不总是十全十美的，但他无疑具有非凡的战略意识，包括对正确的飞机的关注，这决定了他的所有政策。
斯大林为了适应战后的环境而重组了苏联的航空工业，并迫使后者采用了一系列新技术、新材料和新工艺。诚然，相对于西方国家而言，苏联人在技术上的劣势仍然存在，但他们已经为建立更先进的航空工业奠定了基础。
博物馆中的图-4轰炸机
图-4项目的成功离不开图波列夫在其中发挥的作用：他是位罕见的、融设计和管理方面的才能于一身的人才。图波列夫对图-4项目的领导表明，苏联相对落后的航空工业可以改头换面，制造出与西方同等水平的现代化飞机。正如今天的许多俄罗斯历史学家所承认的那样，图波列夫在图-4项目上的成功为谢尔盖•科罗廖夫随后开展的导弹和火箭科研项目提供了榜样和灵感。可以说，“不刮胡子的流浪汉”号以自己独特的方式为苏联铺就了一条通往未来的道路。