?Первый полёт состоялся в 1982, коммерческая эксплуатация началась в 1984. На Ту-154М были установлены более экономичные двигатели ТРДД Соловьёва Д-30КУ-154-II, пилотажно-навигационный комплекс «Жасмин» на базе инерциальной системы И-21 и АБСУ-154-3. Вкупе с усовершенствованием аэродинамических свойств крыла и фюзеляжа это давало значительное повышение топливной эффективности и позволило значительно увеличить дальность полёта (часовая экономия около тонны, по сравнению с Ту-154Б). Трёхщелевые закрылки были заменены на двухщелевые, но более эффективные (третье звено закрылка сделали зацело со вторым и увеличили максимальный угол отклонения). Добавлена новая, 36-градусная позиция выпущенного положения закрылков, что позволило снизить шум на посадке. Максимальный взлётный вес составил 102—104 тонны, в зависимости от марки тормозов. Производство этой модификации продолжалось до 2012. Назначенный ресурс самолёта по данным КБ составляет 60000 лётных часов, 25000 посадок или 40 лет эксплуатации. Межремонтный ресурс соответственно — 30000 часов, 11000 посадок, 20 лет. Приблизительная цена самолёта в лётном состоянии от 0,4 до 28 млн долларов в зависимости от года выпуска. В общей сложности произведено 320 самолётов. На май 2011 года на стапелях завода «Авиакор» ещё было два самолёта (85041 и 85042), которые были поставлены в августе 2012 и феврале 2013 года ВВС России. Таким образом серийное производство Ту-154М закончено.
В ноябре 2008 года от эксплуатации Ту-154М отказалась «Сибирь», в ноябре и декабре 2009 года «ГТК-Россия» и «Аэрофлот», соответственно. Причина — экономическая неконкурентоспособность.?