1964年3月，《轰-6甲型飞机重新试制总方案》获得批准，标志着轰-6飞机的仿制工作正式重新开始。首批试制了3 架飞机，其中首架为静力试验机体，于1966年10月完成，并在当年12月的静力试验中完成悬空破坏试验，破坏载荷达到设计使用载荷的134.8%，满足了设计要求。第二架飞机于1968年12月24日首飞。1969年该机投入批量生产。
轰-6是我国当时试制的最大、威力最强的作战飞机，该机装备部队后立刻成为我国远程打击的支柱。轰-6虽然已经服役了半个多世纪，但经过不断改进，仍然老当益壮。
据报道，目前中国空军轰-6K轰炸机已经批量服役，它是在原轰-6系列轰炸机的基础上改进发展而来的最新型战略轰炸机。这使中国成为继美国、俄罗斯及英国之后第四个拥有战略轰炸机的国家。轰-6K的量产服役，标志着解放军“战略空军”的空基战略打击能力和“海洋控制”能力迈上了一个新的台阶。
先后成功空投原子弹、氢弹
轰-6自服役以来，担当了中国空军远程攻击力量的主力，也承担了三位一体核力量中的空基核力量任务。同时该型飞机还发展了携带反舰导弹的改型，作为海军主要的远距离海上打击力量长期使用。几十年来，轰-6多次参与重大任务。