该系列导弹是苏联的第一代远距空空导弹，采用半主动雷达制导体制，最大有效射程达到40公里，其53公斤的巨大战斗部，单发就能轰爆B-52轰炸机。配备两种不同制导体制的导弹，可以极大地增加拦截作战的成功率。
图-128其实就是一部空中导弹发射平台，苏联国防空军仅仅赋予它一个战术：在上百公里外发现美国的B-52轰炸机，然后加速飞行，在50公里外一口气发射4枚空空导弹，然后立即撤退，绝不恋战。图-128主要与图-126预警机协同使用，在预警机的指挥下作战，主要任务是拦截美军的B-52轰炸机。此外，苏联还装备了少量该型的双座教练机，代号为图-128U。
经升级的图-128M截击机，配备“龙卷风”型I波段雷达，搜索距离200公里，跟踪距离80公里，具有更强的拦截低空目标的能力，而图-128B则改装为前线轰炸机。图-128截击机一共装备了六个防空集团军，一直服役到1980年代中期（此后是苏-15和米格31截击机的辉煌时代），图-128长期警戒着北极方向袭来的B-52同温层堡垒轰炸机，防止它们对着苏联大城市和核导弹基地先发制人。。这些截击机都是苏联国土防空的重器，兢兢业业的保卫着苏联领空，从没让人失望过。
