В этой же кабине разместили бортовую часть аппаратуры К-ИМ. Необходимость размещения спецоператора в достаточно неприемлемых условиях еще раз свидетельствовало, что конструкторы не очень задумывались о перспективах совершенствования и модернизации самолетов и не предусматривали на этот случай свободных объемов. Условия работы оператора в гермокабине были очень тяжелыми.

Летные характеристики самолетаракетоносца Ту-16КС несколько отличались от бомбардировщика: максимальная скорость полета на стандартной высоте 7150 м составляла 894 км/ч с двумя ракетами и 960 км/ч - с одной, длина разбега соответственно 2040 и 1905 м, практическая дальность полета (до цели с ракетами, от цели без подвесок) - 3135 и 3560 км. Радиус полета самолета за счет возрастания дополнительного сопротивления существенно уменьшился.

Испытания самолета Ту-16КС начались в 1954 г., а в июне 1957 г. первые ракетоносцы стали поступать в 124-й мтап дд авиации ЧФ. Летное переучивание производилось начиная с сентября , к концу октября 26 экипажей завершили программу. В декабре 1957 г. экипаж заместителя командира 88 мтад авиации ЧФ М.Г.Дервоеда произвел первый пуск ракеты КС, доработанной для применения с самолета Ту-16КС. В боевом составе полка числилось 12 Ту-16КС, Ту-16СПС (с аппаратурой помех), 6 Ту-163Щ (заправщики), один Ан-2. После 124-го мтап дд был перевооружен 5-й мтап авиации ЧФ, а в 1958 г. новые ракетоносцы начали поступать на Северный и Тихоокеанский флоты.

С переходом на Ту-16КС несколько изменился диапазон высот и скоростей пуска: высота увеличилась до 5000 м, а скорость полета до 420 км/ч. Пуски ракет производились по полигону №77 ВВС на Каспийском море.