核弹载机
轰-6原型机研制成功后，西飞进一步研制了轰-6的第一个正式型号轰-6甲。在此之前，西安飞机制造厂于1963年接收了哈尔滨飞机制造厂1959年用苏联散件组装的一架轰-6（因此，实际上这是一架中国组装的图-16），改装为核航弹运载试验机，任务代号21-511任务，1964年改装完毕。1965年5月14日，中国轰炸航空兵某师李源一机组驾驶这架图-16（编号4201）飞机，首次空投原子弹爆炸成功，李源一机组为此立集体一等功，第一飞行员李源一和第一领航员于福海记个人一等功，其他4名同志记二等功。周总理、邓小平、陈毅、贺龙、聂荣臻等当时的党和国家领导人接见了副师长李源一和领航员于福海等人。这架飞机曾经在轰炸航空兵某师服役，退役后被送往空军航空某校做教学设备。这架飞机上，改装增装了投放挂弹系统、加温保温系统、防护系统和临时性试验设备。到甲型正式投产装备，令解放军空军拥有了国产化的大型轰炸机，主要作为常规轰炸力量使用，并能使用中国研制的各种空投核武器。1966年5月15日，轰-6甲才通过生产定型，同年10月15日军工产品定型委员会正式批准投产。1967年6月17日，轰-6甲4251号轰炸机执行了中国第一次空投氢弹试爆。
随后在甲型的基础上发展了轰-6乙型中程侦察机，1979年定型，装有航丁-42型红外相机。到1975年，轰-6丙型开始论证，1977年开始研制，1980年首飞，1983年5月完成鉴定，同年底交付空军。主要改动包括加装电子干扰、电子侦察、电子警戒及可投放金属丝或金属箔条，增强了轰-6的自卫能力。之后还发展了轰电-6Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ电子干扰机、轰电侦-6Ⅰ/Ⅱ电子侦察机等。1987年Ⅰ型机由空军开始研制，1990年6月首飞，1992年定型。Ⅱ型机1993年开始研制，1996年定型。1969年，又装备了少量轰-6靶机运载母机，用于携带靶-6型高空超音速无人驾驶靶机。该型号1969年3月开始研制，1970年首飞，1971年投入试用。主要改进为加装一对翼下挂架，用于挂载2架靶-6。
轰-6D
海军航空兵于1967年轰-6还在研制时就提出了研制反舰改型轰-6D（轰-6丁），因“文化大革命”影响，1981年8月29日才首飞成功。经多次导弹试射后，1984年12月24日轰-6丁通过技术鉴定，批准生产交付使用。1985年通过鉴定。轰-6丁主要作为反舰导弹载机，保留了原有作战能力。装备了C-601、C-801等多种反舰导弹。
轰-6丁装备了245型雷达和自动领航火控装置，为此轰-6丁取消了以往轰-6机头固定机炮，且雷达罩大于甲型的雷达罩。该雷达在9000米高度对RCS（雷达反射面积）为7500平方米的海上目标发现距离不小于150千米。其自动领航火控系统具有自动领导航、导弹自动攻击和半自动常规轰炸三大功能。早期的大型军舰的RCS远远大于这个数字，比如“克列斯塔II”级RCS高达1000000平方米；中国051型驱逐舰的RCS为35840平方米。随着中国掠海高亚音速反舰导弹、超音速反舰导弹的发展，轰-6还有较大潜力可挖。
轰-6D全机共27个油箱，采用分组式向发动机供油，在飞机的油箱舱和发动机短舱内，装有高灵敏度的感温报警灭火系统，驾驶员可手动操纵灭火。油箱内充入惰性气体。D型装备了具有分别以惯导、指挥仪、自动驾驶仪、多普勒雷达、航向姿态系统交联构成的三种自动导航功能的导航系统。这种全自动导航系统精度高，保证了飞机按照预定的航线保持航迹平飞，按给定的坡度操纵飞机自动转弯、转动、改变航向等。新增的全天候自主式惯性导航系统，可在全球范围内适用，并以较高精度输出飞机的即时位置、姿态，通过计算后发出驾驶指令操纵飞机。其航向姿态指引系统可以在飞行过程中，自动显示飞机的各种航向角、姿态角、偏流角、无线电台方位角和相对方位角，以及飞机在转弯时的角度、航道偏差等等。
轰-6D装备了自检测甚/超高频电台，具有多频段多功能的优点，并可预选20个波道。在主波道通信同时，能预设救生频率进行信号接收联络，也可自动应急发射呼救信号。通信系统中配备的短波电台、救生电台（每个乘员配备）和机内通话器等设备，可以保证在飞行中飞机与飞机、飞机与地面之间中、近距离的指挥联络和远距离通信联络，机组能用机内通话器进行封闭式通话。D型气密舱增压和加温用的空气，由发动机压缩机供给的。仅有一台发动机工作时，也能保证供空气。如飞机座舱受损引起舱压降低，能手动调节气压。在低空飞行时座舱内自然通风，前后座舱均设有专门系统。为了防止结冰，在机翼、发动机、尾翼以及驾驶员座舱玻璃、领航员瞄准玻璃等部位均有电热或气热加温装置。该型号采用了WQJ-1型发动机起动机。轰-6D已经出口。
轰-6D型装备了弹舱投放/导弹外挂发射系统互联的联合火控系统，能自动搜索跟踪选择的攻击目标，测量、实时计算目标相对运动参数，以令指挥仪发出准确指令，实施对目标的自动攻击或轰炸任务。使用的主要武器为鹰击6号空舰导弹，出口称C-601。该弹1966年随空舰导弹“371工程”立项，当时名为“风雷一号”，由三院在海鹰2号反舰导弹基础上进行改进研制。
随后确定了由轰-6丁携带两枚鹰击6号的全作战系统方案，全系统主设计师为路史光同志。1979年，模拟试验顺利进行，ZJ-6指挥仪、自动驾驶仪和弹载773甲多普勒雷达相继进行对接试验，并成功进行了试射，当时发现773甲和机载773雷达相互干扰。1981年在遥测实弹打靶中取得四发四中的可喜成绩，飞行性能良好。1983年，鹰击6号获得国家科工委批准定型，并进行了部分指标调整，针对反舰导弹技术的发展变化，加强了鹰击6号的低空突防性能。1986年C-601成功外销，在两伊战争中完成了多次实战任务。
C-601反舰导弹飞行速度约M0.9，采用中段自控加末段雷达主动制导，射程约150千米，飞行速度M0.9，平飞高度50、70、100米；弹重2440千克，长7.36米，弹径0.76米，翼展2.4米，战斗部380千克，采用液体火箭发动机，弹体内有推进剂箱和氧化剂箱。
轰-6D在1000到9000米高度之间投放该弹。投放后导弹自由下落至850米高度，发动机点火，于500米高度改平；至预订射程时弹载多普勒导航雷达关机，末制导雷达开机捕获目标；随后导弹开始俯冲，命中后三个触发引信起爆战斗部，摧毁敌舰艇目标。两发齐射间隔5～15秒，对于当时的舰艇来说，这一时间间隔足以导致舰空武器系统缺乏足够的反应时间拦截第二枚导弹。
研制鹰击-6
由于已经有仿制上游-1号以及研制海鹰1号和海鹰2号导弹的经验，对于鹰击6号的研制有些轻车熟路。鹰击6号的末制导雷达采用了新型的单脉冲雷达，而不是上游1号和海鹰导弹初期的圆锥扫描雷达。所谓圆锥扫描就是以一束与天线中轴线成很小角度、宽度只有1~2度的笔形波束围绕天线中轴旋转来确定目标空间位置，扫描范围类似一个圆锥。这种扫描方式最早是纳粹德国应用于维茨堡高射炮火控雷达跟踪，缺点是容易受到角度欺骗干扰，而且无法对抗角度欺骗干扰，因此战后都采用单脉冲制式跟踪目标。大陆在70年代初，就成功地研制出了弹用单脉冲末导雷达，并开始改装在海鹰导弹进行试验。在研制鹰击6导弹时，这些单脉冲雷达并没有完全成熟，由于对雷达研制进展有充分的信心，因此还是作为现成产品入选。
不过由于文革多年荒废基础研究，缺乏预研储备，很多哪怕是细小的问题都得从头试验，因此研制进展很慢。从1977年到1979年才研制了9套DM1A单脉冲末导雷达进行试验，1981年改进了抗干扰电路后命名为DM1C，经过1982年的几次试验后，整机终于定型。这是中国新一代末制导雷达。
鹰击-6导弹上采用了小型逻辑部件构成的数字化指令机构，与海鹰2导弹的电子管模拟机构完全不同，稳定性和可靠性大大提高，机构体积也减小很多。这也是大陆最早的具有程序指令和逻辑判断式的射程控制指令功能的弹上机构设备。
鹰击6导弹有一套773多普勒雷达主要用于测速而不是探测目标。由于高空投放已经具有初始状态，各种气流对导弹航向、姿态和高度随机影响非常复杂。空舰导弹速度慢，飞行时间相对较长，这些因素使导弹在进入自控段后，侧向纵向都会出现很大的散布，严重影响弹上末导雷达捕捉目标。利用弹上多普勒雷达测速能够精确获得飞行地速，提高导弹命中精度，而采用空速管测速，只能测量对气流的空速，不能反映导弹真实飞行状态。对于飞行高度的测量也同样采用了精确的无线电高度表取代原有的气压膜盒式高度表，这种高度表精度高，能够控制导弹超低空飞行。
采用轰-6D作为载机首先是因为其载弹量大，是当时大陆载弹量最大的作战飞机，当时大陆海空军对导弹主要强调战斗部威力，因此导弹的体积重量都很大，只有轰-6系列的飞机能够携带，其次是当时的设备体积重量也不小，一般飞机难以装下。
轰-6丁的机载火控系统主要以射击指挥仪为中心，用245轰炸雷达搜索目标，航向基准陀螺为目标方位参照。当245雷达发现目标后，指挥仪参照航向陀螺指示自动计算射击的舷角，并给出前置提前角。由于空射导弹与飞机的姿态有关，因此必须有航向姿态系统和机身机翼的陀螺稳定平台确定导弹发射的初始姿态，使导弹投射后结合射击指挥仪装定的目标参数自动调整飞行，不然很可能一头扎进水中。全套的设备安装在轰-6飞机上，将整个导航舱和仪器舱挤得满满当当。
245雷达是50年代初前苏联研制的一种用于轰炸的雷达，具有目标搜索功能，同时由于其波束窄，扫描速度快，很适合精确跟踪定位舰艇一类相对速度较慢的目标。于是大陆的研究人员决定利用其这个特点，结合指挥仪搞出一套边扫描边跟踪的火控系统。实现这个功能主要是射击指挥仪对245雷达数据的处理利用。
由射击指挥仪不断记录和刷新雷达接收到的目标位置，并用于显示和装定，就是实现了边扫描边跟踪，当时称这类系统为双边系统。就当时的ZJ-6射击指挥仪的处理元件技术水平来说，完全可以作到同时边扫描边跟踪两个水面舰艇目标。独出心裁的设计，使轰-6丁火控系统不仅作用距离远、精度高，还能完成领航和轰炸。1979年11月，火控系统装在一架轰-6甲飞机上进行了试验，证明性能良好，完全满足技术要求。这些很有特色的系统却是研制人员在唐山地震后的危房和地震棚中完成的，世界上从来也没有如此艰难困苦的导弹火控系统研究环境。
系统试验
1978年夏天，在陕西阎良进行了首次空中试验。主要是试验轰-6D飞机带弹在1000~9000米空域飞行，测试空中应急燃料排放、机弹遥测传输干扰，测量机弹系统的作用距离和方向图等。首次带弹起飞后，飞行员报告飞机发生了强烈振动并请求紧急迫降。飞机带弹降落非常危险，虽然是没有战斗部的遥测弹，但一旦在降落中掉落对于飞机也是很致命的，好在降落非常顺利。经过检测后发现震动是机弹间的空气紊流造成的。因为带弹的飞机是专门用于实验的轰-6，导弹挂在机腹下而不是设计的机翼下，机腹挂弹舱口没有做保形处理，敞开的舱口导致结构强度降低造成震动。发现问题后，只在舱口用螺丝拧上保形盖板就解决了。
1978年10月以后，鹰击-6开始在戈壁滩进行模拟投放试验。三发鹰击-6和一批批的仪器、人员陆续到达。当时一些国家的侦察卫星拍摄到了西靶场附近的军用机场上的轰-6飞机，而且这架飞机长时间的停留引起了这些国家的关注，中国在研制新型机载武器的传言不胫而走。1978年11月6日轰-6进行了投放导弹的试验，不过这次投放在导弹还没有转入平飞前坠地摔毁。查找了很多原因后25日再次投放，结果照样坠毁，两次莫名其妙地失败非常令人沮丧。只好发动所有人员找问题，最后发现设计的生产图纸将弹上仰俯阻尼陀螺接反，而工艺图纸又表成正确接法，厂家是按工艺图纸验收，从而没有发现生产图纸的问题。改动后，用最后一发试验弹于1978年12月5日再次试验。
当导弹投下后，滑翔到预定地点点火成功，自动将高度降低到100米转入平飞，投放试验到此获得成功。
由于轰-6丁飞机的进度有所拖延，直到1981年才开始按试验大纲进行试验。试验选择的目标令人令人瞠目结舌，居然是黄海海面上海军的051新型导弹驱逐舰，不过采用的是不装战斗部的遥测弹。1981年11月，在山海关海军机场先做带弹试验。首次起飞给导弹通电后，飞机就立即震动起来，降低速度后震动依旧。经过对遥测数据的判断发现是导弹的舵面在接电后不停动作，因为此时导弹状态没有闭锁，误以为是在自主飞行，因此舵面在不断地动作，而飞机却不理睬其动作，两个系统之间拧了起来导致机翼震动。在排除了震动问题后，又发生了断开电源时，机身右边的遥测弹突然离机落地坠毁情况，结果很快查出是火控系统故障，在断电时误当成发射解脱断电，自行将导弹丢了出去。
排除了一系列问题后，在黄海的试验取得了成功。1982年开始了轰-6丁全武器系统的飞行试验。由于发射禁区不能确定和雷达性能问题，正式打靶到6月还没有确定下来，只是进行了各种测试和带弹飞行。当时的海军航空兵副司令员李景按耐不住，亲自跑去现场协调解决一系列的试验问题。6月19日是个值得纪念的日子，一架轰-6丁飞机在渤海锦西附近上空用245雷达截获了目标，并且立即自动形成了导弹射击诸元，飞机在2000米高度发射了第一发空舰导弹。导弹射出后，向下滑翔到800米左右高度自动点火，天际间划过一道闪光。导弹按照装定诸元自动转向射击航向和将高度降低到100米改为平飞，呼啸的超低空飞行，将平静的海面激出一片细碎的波纹。在到达预定航程后，弹上末导雷达开机自动搜索，不到2秒即捕捉到了海上的标靶，监测末导雷达的仪器听到了嘟嘟的搜索雷达信号变成了急促上升的呼哨声，弹上自动驾驶仪随即控制导弹加速俯冲，直接命中了这个靶标，导弹炸起180多米高的水柱。渤海湾中的一声巨响，宣告了中华人民共和国33年没有空舰导弹历史的终结。
1981年9月20日，轰-6D的01号机首飞成功。从1981年至1984年，H-6D进行了多次试飞和导弹发射试验，包括遥测弹发射、导航系统鉴定、实弹打靶（含双发齐射）等。1985年，H-6D通过技术鉴定，批准生产交付使用。
装备部队
1986年春季一个清晨，中央人民广播电台的新闻播报了一条消
息，中国能携带C-601导弹的轰-6丁轰炸机通过国家鉴定并装备了部队。此时距鹰击-6号定型装备已经过去了两年。外电猜测中国公布轰-6丁和C-601的时候，这个武器系统在中国肯定早已经形成了作战能力。在1984年的国庆大阅兵时，中国已经展示了一种新型的外界称为C-801的反舰导弹，一群默默无闻的科研人员已经开始了新一轮的空舰导弹研制。1986年早上的那个新闻中的C-601是鹰击-6导弹的出口型号。在中国的反舰导弹研制水平已经发生了飞跃，国外却还是没有完全弄清C-601和鹰击-6导弹。
后期改进
后期生产的轰-6甲（也可能是改进后的丙型）部分改造为轰-6F改进型，主要调整了主仪表板和辅助仪表板，增加了惯导设备的控制显示部件和状态选择部件。增加了惯性导航系统、GPS定位导航、导航信息处理机，换装领航仪和航向联系盒。从而组成了惯性导航、GPS导航和多普勒导航三种导航分系统，互相交联配合，可与轰炸瞄准系统交联，实施自动瞄准轰炸。该系统采用了卫星导航技术、卡尔曼滤波技术、多余度组合导航技术，导航功能强、精度高、工作可靠性好，可以实施远距离自动导航、机动瞄准和在复杂气象条件下实施低空激动突防。因此该改型具备了远距离、远海导航轰炸能力，解决了轰-6飞机难以遂行远海作战的问题。取消了不必要的背部和机头航炮，并采用了蓝灰色低可视性涂装。甚至有一架轰-6被用于提高隐身性的研究试验，进行了一定的改装。
为改善轰-6的航程、发动机寿命等性能，西飞于1970年提出了深入改进的轰-6Ⅰ方案。这一方案非常大胆，采用四台英国“斯贝”512-5W涡扇发动机（歼轰-7/FBC-1也采用了当时引进的“斯贝”涡扇发动机）代替原有的两台涡喷-8发动机。其中两台布置在原涡喷-8的位置，另外两台在机翼下吊挂。轰-6I航程从原型的5760千米猛增至8060千米，海平面爬升率从原型的18.6米/秒提高到29.7米/秒，效果显著。但由于大量改进现有的轰-6成本太高，而且“斯贝”发动机的数量和后勤维护很成问题，轰-6Ⅰ方案被放弃。
轰-6还衍生了其他一些小改型，如无人靶机母机和轰电-6电子战改型。
轰-6是中国几种空地导弹的载机，包括空地导弹的型号上游-2A（SY-2A）的改型。上游-2A是上游-2反舰导弹的改型，用涡喷发动机取代了上游-2的火箭发动机，射程增加到130千米以上，长度增加少许。上游-2A采用GPS+惯导+末段主动雷达制导。最容易识别的特征是其进气道装在弹体后上方，类似于美国AGM-86。据信上游2A的空地改型取消了火箭助推器，导引方式沿用上游-2A的模式，但末段有所不同。根据一些资料，该弹可能涂成黑色。另外外界传说的中国空地导弹还包括“红鸟”系列巡航导弹，载机同样是轰-6。未经证实的说法是，携带两枚空地导弹的是轰-6H型。某型导弹中段采用惯性制导，末段采用电视制导头，将图象发回轰-6H，由武器控制员锁定目标。H型本身主要改动了导航设备。此外在鹰击8反舰导弹的基础上，发展出了据称编号为“空地8”的空地导弹，发射载机同样采用轰-6。但据称由于尚处于研制发展的阶段，使用不同空地导弹的载机实际上是不同的型号，在可使用的空地武器方面并不具备多少通用性。
轰-6第086号机是226发动机飞行试验台，于1969年以图-16改装完毕。炸弹舱内加装一个可升降发动机平台，前端有一圆环作为进气调节。086号完成了中国大量发动机的试验工作。226飞行试验台自服役以来，先后对815、815甲、815乙和Р-13Ф-300等13种型号发动机进行了飞行试验，为中国航空发动机的研制、改进，为新型飞机的安全飞行和定型做出重大贡献。226飞行试验台于1996年10月退役。
轰油-6
轰油-6（HU-6/H-6DU）型是轰-6改型研制的空中加油机，该机在翼下加装两个软式加油吊舱，能为歼-8ⅡD空中加油型战斗机进行加油。该型号取消了机头玻璃镶嵌结构的观察轰炸舱、尾炮等，尾部观察窗略有增大。该改型全机可载油37吨，输油18.5吨，约够6架歼-8D型机使用。对接操作通过仪表指引和目视控制。该型机的导航系统为两套惯性导航系统组成，互为备用，加装了两套塔康导航系统，用于加、受油机空中测距和对地近程导航、定向仪。加装航向姿态系统。机头装有气象雷达。通信系统增加了两套超短波单边带电台、两部保密电台和救生电台。电子对抗设备中增装了雷达告警设备和箔条/红外诱饵投放器。为了实施夜间加油，在左右挂架两侧、左右起落架短舱内侧的尾锥内、后机务舱两侧各装了一个白光灯。加油吊舱也装有指示灯。
轰-6H
轰-6H（H-6H），是中国自行设计生产的远程精确打击的“点穴”高手，一是航程远。轰-6H是2009年中国所有战机中航程最远的，飞行距离可达5000多公里。二是精确打击能力强。轰-6H挂载的导弹射程达100多公里，从发射到攻击完毕仅需4分钟，精确度最高能达到半米之内。
轰-6H轰炸机本身主要改动了导航设备，突出特征是翼下外挂了2枚鹰击-63反舰巡航导弹，鹰击-63的问世使得中国解放军空军具备了战术精确打击能力。鹰击-63最早在2000年3月被媒体报道，是C-601反舰导弹的空射型。从互联网上的图片看，该型导弹末端可能采用光学制导，飞行中段则可能使用卫星或惯性制导。
轰6H的后机身下部有一个小雷达罩，用于引导鹰击-63的数据链系统。这种结构设计与前苏联1958年试飞的图-16K-10飞机相似，但存在着较大的缺点：鹰击-63对母机存在着依赖性，一旦母机被攻击，导弹将无法执行任务。尽管如此，在1998年、1999年的时候，解放军空军有了配备鹰击-63的轰-6，就具备了打击重要战略目标的能力。
轰-6K
研发背景
轰-6K（H-6K）的研制背景是，为改变老轰-6腿短、弹少、看不远的问题，满足对台应急作战急需，满足打击台岛东部地区目标的急需，对轰-6大改，使其成为中国空军的巡航导弹载机，满足对敌目标迂回远距打击需求，同时为加快研制进度，对轰6主体承力结构不做大改，只针对换发对进气道、尾喷做针对性重新设计和修形，对主翼和尾翼空气动力学匹配做适当调整，以满足发动机进气量增大，推力增大后对飞机影响。同时，根据中国航空电子技术飞速发展，采用最新电子设备完全彻底替换了老轰-6电子设备，同时采用了电传操纵、隐身涂料等国内较成熟的技术对轰-6进行了改造。
五大改进
轰-6K轰炸机是在轰-6基础上改进成的新型轰炸机。中国20世纪60年代生产的轰-6轰炸机，推力小、耗油量大、机身弹舱容量小，在未来作战中存在“腿短、弹少、看不远、打不准”等问题。近些年来，国产空射型长剑-10巡航导弹不断完善，轰-6却不能运载和发射这种导弹。
为了克服这些缺陷，有必要对轰-6进行加挂巡航导弹的改装。因为这种改装费用远小于研制新型轰炸机或者引进国外轰炸机的费用，可以起到事半功倍之效。如果重新研制新型轰炸机，全部更新飞机平台，费用十分高昂。正因如此，就连经济实力强大的美国，也不得不让其老式的B-52轰炸机服役到2030年以后，到那时该机将达80岁“高龄”！
轰-6K的研制成功，集中体现了中国航空电子、材料技术的最新成果。
不仅是近10年来中国航空制造业综合集成能力的一次大展示，而且为其他老旧机型升级改造提供了全新的思路。通过一系列先进技术的应用，与轰-6原来的改进型相比，最新的轰-6k已经实现“脱胎换骨”的转变。
一是提高了节油性能和航程。轰-6K换装了低油耗、重量轻的D-30KP-2涡扇发动机，该型发动机已经成功应用在伊尔-76和运-20大型运输机上。为适应新的发动机，对进气道、尾喷等做了针对性重新设计和修形，发动机进气口明显增大，使推力增加了30%，耗油量减少20%。
二是提高了空地打击能力。与轰-6相比，轰-6K的主体承力结构没有大改，但机翼下增加了外挂点，可挂载6枚长剑-10巡航导弹或KD-88空地导弹，最大载弹量可达15吨，有效提高了单机和单次火力攻击密度。为了能够携带重达数吨、体积庞大的钻地弹，轰-6K将内部弹仓改为由大型可拆卸油箱组成的燃油舱，使之能够在挂载钻地弹与油箱之间进行选择，既具备钻地打击能力，又能满足执行其他任务的需要。
三是采用了最新电子设备。对飞机的前机身进行了重新设计，使之变窄，变短。机头换上全封闭的流线形整流罩，加装了新型火控雷达和搜索雷达。取消了机头透明领航员舱和颌下雷达，改装为雷达设备舱，安装了新型前视红外探测装置和光学瞄准设备，加装了GPS+北斗卫星导航系统和标准数据链系统。为保证突防安全，轰-6上的机炮炮塔全部取消，尾部的无线电操作员舱也被取消，改为电子舱，换装成新型主动被动大功率电子干扰设备。
四是提高了驾驶的适用性。轰-6K载员4人，共两排，每排两人，统一安排在机头。分别为驾驶、副驾驶、电子战/通信官和领航/轰炸员，全部前向乘坐，并安装了独立弹射座椅。进入座舱由前起落架改为由前机身左方开门进出。
五是换装了包括电子飞行、惯导、外挂管理在内的综合航电系统和玻璃化座舱，安装了6个彩色数字式多功能LCD显示器，使操作大为简化。同时，还用电传操纵系统取代了原有的“硬式”助力操纵系统，不仅大幅减轻了飞行员的负担、提高了飞行品质，而且可节省很大的结构重量。
实战部署
中国空军最新改进型轰-6K战神;轰炸机已经部署空军基地，正式列装部队。该机型，作战半径3500公里具备向关岛和中南半岛地峡（马六甲海峡）发射远程巡航导弹的能力，是中国战略打击力量的重要组成部分。
2013年轰-6K换装D -30KP-2涡扇发动机，加上机身结构采用新材料大幅减重，使轰-6K最大航程从5800公里增加到9000公里以上。轰-6K的主要武器是空射“长剑-10”巡航导弹，每架战机可以一次性挂载6枚长剑-10。长剑-10的打击能力可与美军最新型号的战斧巡航导弹相当。一个轰-6K轰炸机团全部出动时，可以一次向4500公里外的战区发射上百枚巡航导弹。
轰-6K是最新的轰-6改型，首次采用综合导航火控系统。它出现后中文媒体说这使得中国成为继美俄英后第四个坐拥战略轰炸机的国家（法国的幻影IV型战略轰炸机于1996年退役了轰炸型，侦察型于2005年退役，英国也已于1993年退役战略轰炸机）。此外就轰-6K搭载长剑-10导弹可威胁夏威夷的说法，上海到夏威夷有8000公里，而轰-6K最大航程有过去报道8000公里，后有报道9000公里的两种说法，也就是如果取不带载荷光载油时的最大说法9000除二再加上长剑-10的最大航程说法2500公里，也打不到夏威夷。因此轰-6K还不能称之为战略轰炸机。
装备部队
轰-6K“战神”轰炸机，其性能较其前辈有了极大的突破。轰-6K型轰炸机的原型机出现于2007年，同早期轰-6相比，轰-6K使用了两台推力达12吨的俄罗斯D30-KP2发动机作为动力，作战半径也因此提高到了3500公里。
由于在机头安装了新型雷达和新的光电瞄准吊舱，轰-6型轰炸机原来标志性的机头领航仓也被取消，这是轰-6K在外观上最明显的改变。从中国官方透露的习近平视察轰-6K座舱照片看，轰-6K的驾驶舱采用有五个或更多的多功能显示器（MFD），座舱实现了“玻璃化”，驾驶员的视野也更加开阔。
轰-6K型轰炸机可在机翼挂架上携带6枚KD-20巡航导弹，也可以使用中国国产的新型精确制导弹药。中国互联网的消息称，轰-6K轰炸机已经至少装备了两个空军轰炸机团。
战力跃升
中国空军和海军航空兵最顶级的轰-6版本当属2007年公开的轰-6K“战神”轰炸机。与之前的轰-6相比，轰-6K的改进幅度非常大，几乎可视为全新的机型。
首先，轰-6K用俄罗斯提供的D-30-KP2涡扇发动机替换掉老式的WP-8涡喷发动机，新发动机的推力达12.5吨，比WP-8多出3吨，耗油量小得多。换装发动机的轰-6K的作战半径由1800公里大幅增加到3000公里，大大扩展了中国空军的打击范围。
其次，轰-6K对机身进行大幅修形，机头换上全封闭的流线形整流罩，以便加装多功能雷达。机头下方增加了一个光电吊舱，从而使该机具备昼夜全天候目标搜索能力，并能为卫星制导或激光制导炸弹提供目标指示。机尾取消了机炮，改为与机头类似的全封闭整流罩。军事专家估计，内部安装了新型电子战设备。
其三，轰-6K的座舱完全实现“玻璃化”，重要的飞行数据和火控数据都显示在6个数字化大型彩色液晶显示屏上，减轻了飞行员的负担。不仅如此，轰-6K还增加了中国自行研制的数据链，能在保密状态下与上级或其他平台进行信息传递。
最后，轰-6K大量使用复合材料和新型轻质合金材料，不但强化了机体结构、延长了飞机寿命，还减轻了飞机重量，轰-6K的载弹能力从原先的9吨提高到12吨。
制约轰-6K生产的关键因素是中国能否稳定获得D-30-KP2涡扇发动机，《俄罗斯之翼》杂志提供的数据，中国从俄罗斯总共进口了240台D-30-KP2涡扇发动机，可供生产上百架全新的轰-6K。
轰-6KH
2017年2月，网上称中航西飞/603所正在轰-6K基础上为海军研发一款新型远程导弹攻击机，首架改装后的轰-6KH已于2014年首飞。这表明西飞/603所正在朝轰-6K系列化的发展目标迈进。
据悉轰-6KH主要改进为加装YJ-12超音速远程反舰导弹及与之配套的火控系统。为此强化了H-6KH机载火控雷达的对海攻击模式，并对火控软件进行了升级，安装了新的数据链。研判H-6KH最多可以携挂6枚YJ-12反舰弹，可对敌舰发动饱和攻击，为此在后机身腹部加挂一个类似KD-63空地弹的数据链吊舱。同时H-6KH也保留了携挂较老式的YJ-83K反舰弹的能力，从而更好地与海军现役装备所衔接。
轰-6KH的另一个重大改进在于在外侧机翼增加一对挂架，用于携挂KG600/800大型自卫电战吊舱。这进一步增强了H-6KH的电子战能力，使其能够对敌远程空中警戒系统（如E-2C预警机）进行有效压制，从而提高了战场生存能力。早在2015年5月份西方卫星图片就显示阎良西飞机场上一架H-6K外侧机翼加挂了电战吊舱，研判该机很可能就是前一年首飞的H-6KH的原型机。
导弹载机
轰-6空地导弹试验机是西安飞机工业公司改型设计的一种可携带两枚中程空地飞航导弹的专用试验机。为使轰-6导弹载机早日设计定型，共研制了两架轰-6导弹试验机。该改型及其携带的空地-63型空地导弹，是首个公开的空军现役空地导弹发射平台及导弹武器，而以往公布的类似产品均系反舰或者外贸用途。
该试验机的主要用途是作为轰-6导弹机的研制试验机，承担轰-6导弹机研制过程中的飞机各系统、设备以及飞机飞行性能和操稳品质、某型导弹研制和定型等项目的试验验证工作。是对轰-6导弹机的作战使命、战术技术指标、使用要求等方面进行考核的基础。
与轰-6系列飞机一样，轰-6导弹试验机装有两台WP-8型发动机，导弹对称悬挂于机身两侧的机翼下，该试验机于1995年1月正式开始研制，1998年4月第一架试验机完成飞机总装，7月第二架试验机完成飞机总装，12月2日第一架试验机首飞成功，12月9日第二架试验机首飞成功。注意该机的尾炮塔已经取消。
1999年11月两架轰-6空地导弹试验机完成调整试飞和测试改装工作。2000年4月25日完成飞机性能、操稳定型试飞和自控弹飞行试验。
2002年11月双发连射靶试圆满成功。
轰-6导弹试验机的研制成功，为中程空地导弹武器系统以及相应的机载设备提供了理想的试验平台，也为轰-6导弹机的全武器系统定型奠定了坚实的基础。
中国空军轰-6使用的另一种先进精确制导空地武器是空地-88(KD-88)型空地导弹，该弹是在鹰击8(外销型号C-801/802/803)导弹基础上发展而来的。
PZL.46
梭鱼式(Barracuda)鱼雷轰炸机
Ca.3
“布伦海姆”轻型轰炸机
布里斯托“波弗特”式
SB轰炸机
SBC地狱俯冲者
PZL.43
伊尔-4/Il-4/DB-3
