29 ноября 1996 года состоялся первый испытательный полёт самолёта-летающей лаборатории Ту-144ЛЛ. 

Машину поднял в небо экипаж лётчиков-испытателей Авиационного научно-технического комплекса (АНТК) им. А.Н. Туполева: командир воздушного судна Сергей Георгиевич Борисов и второй пилот Борис Иванович Веремей. 

Радикальной переделке подвергнута силовая установка. Вместо двигателей РД-36-51А конструкции Петра Алексеевича Колесова на Ту-144ЛЛ установлены форсированные ТРДД НК-32-1 (модификация НК-32 стратегического бомбардировщика Ту-160). Установили новые мотогондолы с доработанными воздухозаборниками, провели усиление крыла, доработали топливную и другие системы. Это повысило его скорость с М=2,15 до 2,3. Для регистрации экспериментальных данных и параметров с целью подтверждения лётной годности самолёта на нём установлена новая система регистрации данных «Дамьен». Самолёт буквально напичкан температурными датчиками и датчиками давления, трения обшивки, аппаратурой для измерения параметров пограничного аэродинамического слоя.