Совместные решения ВВС-ПВО-МАП №128-14-67 и ВПК №229 по созданию учебно-тренировочного самолета Ту-128УТ были приняты 14 сентября 1966г. Эскизный проект машины был разработан воронежским филиалом ОКБ-156 под руководством А.И.Путилова.

Основное отличие учебных Ту-128УТ от Ту-128 заключалось в наличии кабины инструктора на месте РЛС, имевшей верхнее наклонное остекление. Место штурмана-оператора сохранялось, но часть оборудования сняли. В связи с отсутствием РЛС функции обучаемого штурмана ограничились. В остальном Ту-128УТ соответствовал базовому варианту. Под крылом можно было подвешивать весовые макеты или учебные варианты ракет Р-4. За свой необычный вид самолет в частях был прозван "пеликаном".

После того, как проектирование Ту-128УТ закончили, совместным решением ВВС-ПВО-МАП от 4 августа 1970 г. было выделено четыре серийных Ту-128 для переоборудования в учебно-тренировочные самолеты со сроком предъявления на испытания двух первых машин в I квартале 1971 г. и двух других - во II квартале. После переделки самолеты прошли испытания, и приказом Министра обороны №0160 от 14 сентября 1971 г. Ту-128УТбыл принят на вооружение. В том году авиазавод № 64 построил и десять серийных Ту-128УТ (изделие "И-УТ"). От первых учебных машин серийные "спарки" отличались новой законцовкой киля, параллельной строительной горизонтали самолета, в связи с установкой новой связной радиостанции Р-846 "Призма-М". Это были последние, 45-я и 46-я серии выпуска самолета, после чего серийное производство Ту-128 завершилось. Таким образом, всего с 1962 по 1970 г. было выпущено 188 перехватчиков (включая первый опытный) и 10 "спарок". Наибольший темп производства имел место в 1966 г., когда заказчику было сдано 37 машин.

Основные конструктивные отличия учебно-тренировочного самолета Ту-128УТ от Ту-128.

Самолет Ту-128УТ предназначался для обучения и тренировок летного состава авиации ПВО техники пилотирования и самолетовождения днем и ночью, в простых и сложных метеоусловиях. В основном конструкция Ту-128УТ соответствовала базовому самолету, но вместо РЛС и переднего отсека к шп. №4 пристыковывалась кабина инструктора, оборудованная катапультируемым креслом и необходимыми органами управления. На самолете устанавливалась система отказов СИО-128, предназначенная для принудительного введения инструктором отказов в навигационные системы с целью выработки у обучаемого навыков пилотирования в сложных условиях. На стеклах фонаря кабины летчика имелись светонепроницаемые шторки для имитации ночного полета. С целью сохранения идентичности общего вида кабин учебно-тренировочного и боевого самолетов на Ту-128УТ имелись незадействованные переключатели и макеты пультов управления, относившиеся к РЛС и ракетам. В кабине летчика была установлена сигнализация о переключении управления на инструктора. Имелись небольшие отличия в электрооборудовании и других системах.