但很不幸，图-124A原型机在1963年10月22日测试失速特性时坠毁，机上所有人员均遇难。飞机当时进入俯仰姿态，机翼产生的湍流尾流困住了T型尾翼，导致飞机无法从失速中恢复。
英国当时研制的1-11喷气式客机也因尾翼问题导致坠机，英国的工程师采取的方案更偏向于技术性，增加了防失速操控系统、重新设计尾翼。而图波列夫的设计师解决方案更加简单实用：将水平尾翼的安定面面积扩大30%，就能显著增加飞机失速时改出的性能。
苏联民航要求新飞机比最初的设计还要大，因此设计师给新设计的飞机换装了推力更大的D-30双转子涡扇发动机。D-30在D-20P的基础上研制，提高了涡轮进口温度，同时保持了低耗油率。这两款发动机的核心机和机匣大部分零件都能通用，D-30增加了1级跨声速风扇和2级高压压气机，增加了压比和流量，从而增大了推力和降低了耗油率。
1964年9月9日，图-134首架原型机完成首飞。1965年，新客机被正式命名为图-134。与此同时，图-124飞机正式停产。
索洛维耶夫设计局的工程师用了3年开发出D-30发动机，它可能是苏联研制最重要的涡扇发动机，并衍生出很多型号。结果也证明D-30是苏联发动机发展史上最可靠的发动机之一，并获得了苏联国家奖。
图-134的奇特设计还包括机翼后掠35°，其他同类飞机后掠角多为25~28°。机翼上还采用双缝襟翼设计。早期的图-134发动机并未设计反推力装置，这就需要它借助刹车伞着陆。机上大多数的电子设备都采用直流电工作，到1969年后，苏联从英国进口一批电气设备，图-134才改为交流电。
虽然图-134的气动设计上参考了西方国家的设计，但在它身上还能看到浓厚的苏式飞机的样子。例如图-134的后起落架和其他图波列夫喷气式客机的设计如出一辙，这种设计也出现在图-16轰炸机、图-104和图-124客机上，同样也传承到图-154上。
图、图-134A着陆状态，襟翼展开30°
早期型号的图-134的机鼻采用玻璃观察窗式设计，当时苏联境内的很多机场尚未普及雷达和辅助导航设备，图-134客机还为导航员保留了玻璃机鼻，这一独特的设计一直延续到图-134A2才被拿掉。图-134还使用低压轮胎，以满足在未铺装跑道的机场使用。
图-134发动机尾部安装了蛤壳形门式反推器，它用高压压气机的引气气动操作，反推开启的时候，用操纵机构将两扇蛤壳式反推力门向后转动，这会让气流折返，经过叶珊通道向斜前方排出，以产生反推力。图-134无须借助减速伞就能在短跑道上有效减速。
后续的现代化机型还安装了新的辅助动力系统（APU），这能让图-134能自行启动发动机，以及给客舱空调供电。
