12 февраля 1971 года заводской лётчик-испытатель Ф.

Ф.Доценко поднял в воздух первый серийный Ту-134Ш. В заводских испытаниях машины, кроме него, участвовали лётчик М.В.Петляков, штурманы А.И.Давыдов и В.И.Губарев, бортрадисты А.И.Курченко и В.Я.Ряховский, бортинженеры Ю.И.Наливайко и А.Е.Тайцлин.
Машина выпускалась в двух основных вариантах: Ту-134Ш-1 с БРЛС «Рубин» — для подготовки штурманов дальней и морской авиации, эксплуатирующих самолёты Ту-22М и Ту-134Ш-2 с БРЛС «Инициатива-2» — для подготовки штурманов фронтовой авиации.
Внешне учебно-штурманский самолёт Ту-134Ш-1 с БРЛС «Рубин-1» отличается от пассажирского варианта Ту-134А обтекателем большего размера, чем у радиолокационного визира РОЗ-1; смонтированными под центропланами четырьмя узлами подвески двух многопозионных балочных держателей; тросовой антенной КВ-радиостанции, двумя обтекателями оснований усечённых шестигранных призм астрономического секстанта звёздно-солнечного ориентира БЦ-63, установленными на левой стороне фюзеляжа в районе центроплана. Балочные держатели позволяли подвешивать до восьми практических авиабомб ПБ-50-75 или ПБ-120. Оба основных варианта под обозначением Ту-134Ш (вне зависимости от состава навигационного и специального оборудования) строились с 1971-го до начала 1980 года.
Основными потребителями 90 учебных машин на базе Ту-134А были штурманские училища — челябинское и ворошиловградское. На Ту-134Ш обучались курсанты с первого по третий год обучения в 46-м учебном авиаполку (УАП) в Ворошиловграде до 1984 года, когда училище было переориентировано на подготовку в основном штурманов для военно-транспортной авиации