Необходимость в создании подобной летающей машины возникла в середине 1950-х годов, когда угроза нападения с использованием стратегических бомбардировщиков стала реальностью. Строительство систем ПВО с комплексами радиоэлектронной разведки, предупреждающей о приближении самолетов потенциального противника, с учетом огромной протяженности границ СССР выглядело крайне затратным. Особенно это касалось районов севера. Тогда было принято решение создать мобильный комплекс с размещением на самолете, который мог бы облетать обширные территории в ходе боевого дежурства.
В качестве носителя системы дальнего обнаружения рассматривались варианты применения бомбардировщика Ту-95 и его высотного варианта Ту-96, а также иные самолеты. Однако ввиду громоздкости аппаратуры комплекса "Лиана" ни один из них не подходил. Кроме того, надо было разместить на борту команду операторов, работающих в отдельных отсеках. Тогда решили, что лучше всего для этих целей подойдет гигантский пассажирский лайнер Ту-114. Он был достаточно вместителен и имел порядочную грузоподъемность. Помимо этого, другие параметры самолета - дальность, скорость и т.д. подходили под требования правительственного задания. Доработку Ту-114 для специальных целей поручили конструкторскому бюро Андрея Туполева, а адаптацию комплекса "Лиана" к применению в авиации - НИИ-17, ОКБ-373, НИИ-25 и НИИ-101.
Общими усилиями они должны были разработать первый в СССР самолет дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО). Такие машины уже появились в странах НАТО, и Советскому Союзу нельзя было отставать.
Работы начались в 1958 году, при этом правительство требовало, чтобы самолет был готов к испытаниям в первом квартале 1961 года. Кстати, к тому моменту уже имелся опыт переделки больших военных самолетов в гражданские, а вот из гражданских в военные - с этим советские конструкторы столкнулись впервые. Ввиду такого обстоятельства, а также иных трудностей, разработка прототипа несколько затянулась.
К испытаниям машину подготовили к 1962 году, и 23 января опытный экземпляр впервые поднялся в небо.
В варианте Ту-126 внутреннее пространство Ту-114 претерпело серьезные изменения. Верхнюю палубу разбили на отсеки. Первый отдали под бортовую ЭВМ. Там же находились рабочие места операторов, а также часть системных блоков "Лианы" и гардероб. Второй отсек оставили пустым - для размещения в будущем новой аппаратуры. В третьем находился боевой пост стрелка дистанционной кормовой установки (две пушки АМ-23, прицельная РЛС "Криптон" и телеприцел). В четвертом отсеке разместили салон отдыха. Пятый отсек занимали основные блоки станции "Лиана". А в шестом разместили блоки радиотехнической системы "Кристалл". Наверху фюзеляжа, над пятым отсеком стоял пилон с вращающимся обтекателем огромной антенны РЛС.
Нижнюю палубу Ту-126 оснастили системами и агрегатами управления самолетом, а также аппаратурой радиоэлектронного противодействия. Кроме того, под "брюхом" крепилась система охлаждения станции "Лиана".
Летающий комплекс, кроме обнаружения воздушных целей, был также оборудован системами определения целей морских. Бомбардировщик "Лиана" засекала на удалении в 350 километров, а военные суда размером с крейсер - на расстоянии 400 километров. В случае обнаружения, с борта самолета можно было послать шифрованный сигнал наземным или морским системам ПВО, находящимся на удалении до 2000 километров. По тем временам это были выдающиеся характеристики.
Больше всех испытательных полетов выполнил летчик-испытатель Владимир Добровольский: первые три года эксплуатации Ту-126 он гонял машину и на север, и на отработку взаимодействия с войсками ПВО.
Пока наконец 30 апреля 1965 года комплекс ДРЛО Ту-126 специальным постановлением Совета министров СССР был принят на вооружение войск ПВО страны. Уже в 1966 году началось оснащение новыми машинами 67-ой отдельной эскадрильи ДРЛО. База и аэродром Ту-126 разместились у города Шауляй в Литовской ССР. Здесь были созданы два отряда по четыре самолета. Вместе с прототипом, который размещался там же, в эскадрилье насчитывалось 9 машин.
Система "Лиана" неоднократно модернизировалась, поскольку страны НАТО периодически меняли тактику полетов. Например, с целью обмана средств ПВО стали летать на высокой скорости, но на предельно малой высоте. И в режиме постоянных модернизаций ДРЛО Ту-126 прослужил довольно долго - до 1984 года, когда его сняли с вооружения. При этом не было ни одной катастрофы этого самолета. Он показал себя достаточно надежным, хотя небольшие поломки периодически случались.