Прототипом самолёта Ту-134 явился Ту-124А - самолёт с двигателями Д-20П-125 в хвостовой части и Т-образным хвостовым оперением, созданный на основе Ту-124.
Серийный самолёт Ту-134 с двигателями Д-30 имел тормозной парашют.
Ту-134А - наиболее распространённая на данный момент пассажирская модификация - отличается двигателями Д-30 серии 2, которые являются реверсивными и позволили отказаться от применения тормозного парашюта.
Ту-134Б отличается от Ту-134А отсутствием носовой кабины штурмана, вместо которой установлен носовой радиолокатор. Отсутствие необходимости иметь проход в носовую кабину позволило перенести управление силовой установкой с бортов кабины на центральный пульт.
Ту-134А-3 и Ту-134Б-3 - дальнейшее развитие самолётов Ту-134А и Ту-134Б соответственно, отличающиеся двигателями Д-30 серии 3.
Двигатели Д-30 серии 3, также реверсивные, имеют увеличенную в сравнении с двигателями 2-й серии тягу, что позволяет снять имеющие место для самолётов с двигателями 2-й серии ограничения по взлётному весу, в особенности в условиях высоких температур наружного воздуха и высокогорья, а также повысить пассажировместимость самолёта и коммерческую нагрузку.
Двигатели Д-30 серий 2 и 3 по форме и размерам, а также по местам крепления их к конструкции самолёта взаимозаменяемы.
На части самолётов Ту-134Б (Б-3) установлены отклоняемые в полёте на угол до 40° интерцепторы, которые могут быть использованы при снижении до высоты круга, а также при аварийном снижении.
- Ту-134УБЛ - учебно-тренировочный для подготовки лётчиков бомбардировочной авиации ВВС;
- Ту-134Ш - учебно-тренировочный для подготовки штурманов бомбардировочной авиации ВВС;
- Ту-134УБК - учебно-тренировочный для подготовки гражданских лётчиков (построен 1 экземпляр - СССР-65098);
учебные: - Ту-134СХ - самолёт для дистанционного зондирования земной поверхности в интересах сельского хозяйства.
В настоящее время производится переделка отдельных экземпляров Ту-134УБЛ, оказавшихся излишними в ВВС, имеющих значительный остаток невыработанного ресурса, в модификацию Ту-134Б-3.