Tu-134 zahájil linkové lety v roce 1967, u Aeroflotu i přes původní plán vnitrostátních letů létal jen na mezinárodní trasy. V roce 1972 po katastrofě An-10 byl tento typ v provozu pozastaven a v roce 1973 úplně vyřazen z provozu, takže Tu-134 byl přeřazen na vnitrostátní trasy. Na mezinárodních byly zaváděny typy Tu-154 a Il-62, novinky v Aeroflotu.

Do roku 1980 se vyráběla varianta Tu-134 s navigátorem v proskleném předním kokpitu v přídi, od té doby se u verze Tu-134B od této funkce upustilo.

Poslední let s cestujícími na pravidelné lince proběhl 21. května 2019 na trase Irkutsk-Mirnyj, společnosti Alrosa. Následně přeletěl do muzea.

V současnosti jsou v provozu ještě letadla armády RF a korejské společnosti Air Koryo.

Maximální rychlost 950 km/h, dolet 2100 km, dostup 12 100 m.

Tu-134 byly dříve provozovány kromě SSSR také v Polsku u přepravce LOT i u vládní letky, v NDR létaly u společnosti Interflug, i u armády. Ty po roce 1990 převzala Luftwaffe, vyřazeny byly v roce 1992.

Maďarská společnost Malév také provozovala typ Tu-134, stejně tak bulharská společnost Balkan. V obou zemích létaly i u vládní letky.

Jugoslávská letecká společnost Aviogenex také používala typ Tu-134. Export Tu-134 probíhal i do Vietnamu, KLDR, Turecka – Greenair – pronajaty z SSSR, Sýrie, Iráku, Egyptu, Peru, Angoly, Mosambiku.

V Československu byl zařazen typ Tu-134 u ČSA v počtu 14 strojů. Letadla létala po celé Evropě. V 90. letech probíhalo postupné vyřazování z provozu, v druhé polovině 90. let už létalo jen 5 letadel.

ČSLA obdržela pro přepravu ministra obrany a dalších velitelů jeden Tu-134. Federální ministerstvo vnitra v rámci vládní letky používalo 4 stroje. V roce 1983 byla letadla vyřazena a předána bulharské společnosti Balkan.

V roce 1993 si pronajal od ČSA několik letadel společnost Air Moavia pro charterové lety.