ตู-126 ปรากฏตัวครั้งแรกในปีพ.ศ. 2511 และคาดว่าจะเข้าประจำการในปีพ.ศ 2519 จำนวนที่แท้จริงนั้นไม่ชัดเจนในหมู่ข่าวกรองทางตะวันตก แต่แหล่งข้อมูลของสหรัฐฯ คาดว่ามีประมาณหนึ่งโหลที่ทำงานได้ เป็นที่คาดกันว่าเรดาร์ของมันทำงานได้ด้อยกว่าของฝั่งตะวันตก ซึ่งมันไม่สามารถตรวจจับขีปนาวุธร่อนหรืออากาศยานขนาดเล็กได้ในระดับความสูงต่ำ อย่างไรก็ตามตู-126 มีอุปกรณ์รบกวนที่ทรงพลัง ตู-126 ถูกใช้โดยกองทัพอากาศโซเวียตจนกระทั่งถูกแทนที่โดยเบเรียฟ เอ-50 ตู-126 ยังได้รับสัญญาเช่าจากอินเดียในช่วงที่มีความขัดแย้งกับปากีสถาน ตู-126 ลำสุดท้ายถูกปลดออกในปีพ.ศ. 2527[2]