图-160轰炸机正在演示接受伊尔-78“大富豪”空中加油机的加油。俄罗斯空天军所有的加油机都隶属于远程航空兵司令部，并为图-160和图-95MS战略轰炸机提供空中加油服务
到目前为止，共有两架图-160因故障损失。1987年3月6日，一架序列号为1-02的图-160飞机从茹科夫斯基起飞后不久坠毁，坠毁原因是发动机故障，不过机组人员幸免于难。2003年9月18日，一架序列号为7-01的图-160飞机在恩格斯基地以东约40千米处的斯捷普诺耶（Stepnoye）附近坠毁，造成4名机组人员死亡。这次灾难是由飞机油箱中的排气系统故障引起的：油箱中的燃油被用尽后，巨大的负压压裂了机翼抗扭盒。
武器系统
在发布对新轰炸机的要求的同时，新轰炸机武器系统的研发工作也开始了。1965年，位于莫斯科附近科学城杜布纳的“彩虹”（Raduga）设计局开始研制重达4500千克、射程为500至600千米的重型超音速导弹Kh-45。同样，在1965年，“彩虹”设计局又开始研制飞行速度高达5马赫的Kh-15短程攻击导弹。图-160的标准武器是两枚Kh-45M导弹，每枚都挂载在一个单独的串联弹舱中。若是需要执行防空压制任务，则飞机将在四个较短的旋转发射架（左二右二，每侧前后串联布置）上挂载24枚Kh-15导弹。
1976年，当苏联方面了解到美国在亚音速AGM-86战略空射巡航导弹（ALCM-B）——该导弹采用了全新的地形轮廓匹配（TERCOM）制导系统——方面的研发工作后，“彩虹”设计局启动了苏联人自己的战略空射巡航导弹Kh-55（“产品120”，北约代号AS-15A“撑杆”）的设计工作，并将Kh-45从图-160的武器清单中剔除。Kh-55导弹于1978年首次试射，并于1981年开始批量生产。专供图-160使用的改进型Kh-55SM版本（“产品125”，北约编号AS-15B）于1986年投入生产。
“白天鹅”的旋转发射架上挂载有6枚亚音速的Kh-55（AS-15“撑杆”）战略空射巡航导弹，每枚导弹都在转到最低点时在气动弹射装置的作用下与发射架分离，然后点火发射；发射完毕后发射架旋转60度，以便发射下一枚导弹
图-160轰炸机的武器全部挂载在机身内两个串联的弹舱内。“白天鹅”可挂载12枚Kh-55SM亚音速核巡航导弹，分别挂载在两具MKU6-5U（“产品9A829K2”）旋转式发射架上，每个弹舱中都容纳有一具可挂载6枚导弹的旋转式发射架。在上世纪90年代，由于Kh-55导弹能够从很远的距离上打到目标，因此轰炸机不再需要突防敌人的防空系统。在这种情况下，高超音速的Kh-15短程攻击导弹被从图-160的武器清单中剔除，而Kh-55SM导弹则在多年来一直是“白天鹅”唯一的机载武器。
非核武器选项
进入新世纪后，“白天鹅”又配备了新型导弹。2001年1月，俄罗斯方面对Kh-55的无核化型号Kh-555（“产品1200”，北约绰号AS-22“组装机”）导弹进行了首次试射，并于2005年在作战飞机上进行了部署。在此之前，“白天鹅”唯一的任务是进行核威慑或核打击，而Kh-55SM巡航导弹只有一种安装有爆炸当量为20万吨的核弹头的型号。通过为“白天鹅”改装Kh-555巡航导弹以及后来出现的Kh-101巡航导弹，图-160轰炸机将被用于常规冲突中。俄军现役的图-160于2005年8月16日在科拉半岛的佩姆博（Pemboy）训练场首次发射了Kh-555导弹。这是一次巨大的宣传活动，共出动了三架图-160，其中两架发射了导弹，而俄罗斯总统弗拉基米尔•普京则乘坐在第三架飞机（“红色03号”）“帕维尔•塔兰”（Pavel Taran）号上观看了发射过程。
在针对叙利亚境内的目标执行一次打击任务之前，俄军地勤人员正将一枚采用非核战斗部的Kh-101（北约代号AS-23A“科迪亚克”）巡航导弹挂载到这架图-160轰炸机的弹舱内
大约在2011至2012年间，俄罗斯方面开始为“白天鹅”改装采用常规战斗部的新型Kh-101（“产品504”，北约代号AS-23A“科迪亚克”）和采用核战斗部的新型Kh-102（北约代号AS-23B）导弹。Kh-101/102导弹比Kh-55SM长1.4米，重量也增加了1000千克，因此有必要研制更坚固的新型9A-829K3旋转发射架，以便能够在图-160的弹舱中挂载新型导弹。由于Kh-555和Kh-101导弹采用的是常规弹头，因此它们必须比核导弹更准确地击中目标。为了满足这一要求，新导弹配备了新型制导系统，新型制导系统整合了惯性导航设备、卫星导航接收机、地形轮廓匹配制导系统和用于飞行末段制导的“反光”（Otblesk）光电数字式景象匹配区域相关制导（DSMAC）系统。
在未来，特别是对于现代化改进后的图-160M轰炸机以及之后的“远程航空兵未来航空复合体”（PAK-DA）战略轰炸机，“彩虹”设计局正在研制新型Kh-BD战略巡航导弹（这里的“BD”是“Bolshoy Dalnosti”的缩写，意为“远程”），该导弹是Kh-101/102的增程型号，可利用图-160弹舱中的剩余空间。“白天鹅”的弹舱最初是为长10.8米的Kh-45导弹设计的，比目前长6米的Kh-55/555导弹和长7.4米的Kh-101/102导弹所需的容纳空间要大得多。Kh-BD导弹具有比Kh-101/102导弹更远的射程。