苏联第一代喷气式民机是在轰炸机的基础上研制而成，例如图-104就是在图-16轰炸机的基础上研发而来，但它载客量只有50~115人，航程也只有2750公里，只能用来执飞短途航线。当时苏联民航的远程航班还需要依赖于图-114涡桨式客机——它同样是从军机（图-95）改进而来。
一方面是苏联广阔的国土需要一款大型远程客机。另一方面，波音推出707客机后，对世界喷气式民机市场带来很大影响。冷战时期，苏联自然不愿意在此领域落后。在此大背景下，伊尔-62项目便应运而生了。
1960年2月，伊留申设计局提出研发一款四发、远程喷气式客机的建议。当年6月18日，其提议得到苏联部长会议批准，同时还要求库兹涅佐夫设计局研发一款配套的新型发动机。设计要求伊尔-62在搭载162名乘客时，航程达到4500公里，或者搭载100名乘客，航程达到6700公里。
从外形来看，伊尔-62和英国维克斯 VC10是仅有的两款采用“T”型尾翼和尾置4台发动机的机型。伊尔-62的空气动力设计得到了苏联中央空气流体动力学研究院（TsAGI）的大力支持。
1918年12月1日，苏俄最高国民经济委员会领导下成立了中央空气流体动力学研究院，首任院长和创始人是有“俄罗斯航空之父”称号的尼古拉·茹科夫斯基（1918~1921年在任）。该院也是苏俄主要的空气动力学和流体力学研究机构，主要从事 航空空气动力学与结构强度的理论与实验研究。其研究设计方案对整个东欧的战斗机和民机设计都产生影响深远。例如在1980年代诞生的米格-29、苏-27，性能超越同期的美国战斗机，中央空气流体动力学研究院功不可没。
伊尔-62是首架具有非圆形横截面机身，客舱门采用人体工学设计的苏式客机。客舱内采用3+3的座椅布局，尾翼采用“T”型设计，搭载4台发动机，客舱和货舱可以增压，设计使用寿命为3万飞行小时。飞机的航电设备为Polyot-1自动飞行控制系统，它能按照设定的路线进行编程，能在无人干预情况下飞行。
伊尔-62采用高攻角、低主翼构型设计，虽然能提升空气动力效率，降低了客舱噪音，可以使用面积更小的垂直尾翼。但这也导致伊尔-62在地面空载或满载时，出现飞机重心移动距离过大的问题。工程师为了解决机身重心问题，决定采用了简单粗暴的方式——在机尾加装一套液压起落架装置。当飞机在地面停放时，机尾起落架会自动放出。
伊尔-62虽然有出色的空气动力学设计，但仍需要飞行员通过钢缆、滑轮和杆等着装置操纵飞机主翼、水平和垂直尾翼，直至伊尔-62M引入液压系统后才得以改善。
1963年首飞的伊尔-62原型机，由于配套的NK-8发动机尚未完工，只能搭载AL-7涡喷发动机救急。AL-7是留里卡发动机设计局在1953年研发的一款单转子轴流式涡喷发动机，此前主要用于伊尔-54和图-98飞机上。伊尔-62首飞的时候是当时世界上最大的喷气式客机。
AL-7采用铝制组件进气道，前轴承有12根径向支柱支承，使用放气方式防冰。9级压气机，叶片带有燕尾槽，在速度最大时，通过最初2级转子外的气流达到跨声速。环形燃烧室，具有耐火合金制造的气膜冷却内火焰管，可以产生围绕18个燃料喷嘴的径向螺旋漩涡。
运输机和客机使用的是非加力改型的AL-7P，最大推力为67.57kN，没有加力燃烧室，用于图-110和伊尔-62原型机的滑行试验和早期飞行试验。
1963年，伊尔-62原型机（注册号CCCP-06156）搭载AL-7PB发动机完成首飞，但不久后便撞到机场外围栏而坠毁。
1964年，搭载库兹涅佐夫设计局NK-8发动机的伊尔-62才完成首飞。这是一款推力10.5吨的涡扇发动机。NK-8是苏联第一代低涵道比涡扇发动机，整体燃烧效率并不高，这也让伊尔-62的航程受到很大制约。
库兹涅佐夫设计局为了满足伊尔-62的动力需求，依托1950年代末的NK-6研制基础，利用它的核心机研发出了NK-8。NK-8的整体设计工作开始于1961年，同年12月发动机进行首次试验，1964年6月通过苏联鉴定试验。
NK-8发动机结构采用2级风扇设计，压比为2.15，转速达到5350转/分钟。低压压气机有2级，和风扇在一个轴上，高压压气机有6级。环形燃烧室有129个喷嘴，能保证进入到涡轮的燃气气流温度比较均匀，从而提升了发动机的可靠性。弓形发动机风扇叶片还带有防振缘板，能有效提高抗振强度。压气机和涡轮转子上还采用了弹性阻尼支承。NL-8的喷管面积固定，而且是内外涵道的气流共用喷嘴。该型发动机还首次采用格栅式反推器，反推器推力为45%~48%，调节片在尾喷管之前。
NK-8-4为NK-8发动机的主要改型发动机之一。1962年6月，NK-8-4通过苏联国家鉴定试验，并在1965年6月，搭载NK-8发动机的伊尔-62型客机完成首飞，喀山发动机生产联合体在1964年至1979年进入量产阶段。
早期的NK-8-4发动机存在一定的性能问题，金属疲劳和发动机过热会导致误报火警，可也会让机组人员错误关闭发动机。发动机故障导致2起伊尔-62客机发生致命事故，均发生在LOT波兰航空公司。
1987年5月9日，波兰航空5055号航班的一架伊尔-62，执飞从华沙肖邦机场飞往美国纽约肯尼迪机场的航班。飞机起飞不久后，飞机发动机的轴承故障，后机身起火摧毁了飞机控制系统。飞机最终坠毁在卡巴蒂森林自然保护区 ，事故导致机上183人全部遇难，无人生还。这也是伊尔-62，乃至波兰航空史上最致命的空难。
工程师在NK-8的零件上采用了新的强化工艺，并对发动机转子和管理应用阻尼措施，能有效提升NK-8-4型发动机的可靠性。而且该发动机在起飞时噪声也很低，尾喷管也不冒烟，因此搭载NK-8发动机的伊尔-62能广泛执飞国际航线。
1965年9月，NK-8 3型发动机完成试验，并顺利通过国家验收。它相比标准型发动机，将支板数从15个精简为12个，而且还加装了转换装置。1966年至1968年，伊尔-62开始装配NK-8 3型发动机。
伊尔-62同样拥有短距起降的能力，4台发动机中，有2台安装了反推器，这能大大减少飞机落地后使用的跑道距离。
与此同时，伊尔-62还传出和英国维克斯VC-10的“间谍风云”，同时也有评论家指出，“T”型尾翼和后置4台发动机设计，只是一种巧合而已。当维克斯的设计师对构型挠头不已的时候，伊尔-62已经在中央空气流体动力学研究院的帮助下完成了大部分气动设计工作。
1967年9月15日，苏联民航接收第一架伊尔-62客机，商业首航是从莫斯科飞往加拿大蒙特利尔。在随后的数十年里，伊尔-62都是苏联民航远程客机的中坚力量。
作为苏联当时喷气式民机的旗舰机型，1967年在苏联民航服役后，伊尔-62执飞了大量国际航线，成了赚取外汇的利器。
在满足了苏联民航汰换老旧的图-114涡桨式客机后，伊留申设计局也开始向国际市场兜售伊尔-62客机，捷克CSA航空公司成为伊尔-62的首个国际客户。随着伊尔-62的服役，极大地释放了苏联民航的运力。伊留申设计局也开始着手改进的伊尔-62M机型。
伊尔-62M换装了功率更加强劲的索洛维耶夫 D-30-KU涡扇发动机，单台推力达到15吨。改进后的液压系统也释放出更多的空间装燃料。飞机的气动外形也有所改进，精简了襟翼设计，增加了扰流板。1971年，伊尔-62M成功首飞，并在1973年正式服役。这一系列的改进让伊尔-62M的航程从1万公里提升至1.5万公里。首个国际客户正是当时美国的“死对手”——古巴。1978年，衍生的伊尔-62MK型最多可以容纳189名乘客。
伊留申设计局推出伊尔-62M后，苏联民航成为它最大的运营商，D-30KU发动机替换NK-8发动机后，飞机的经济性和可靠性得到进一步提升。苏联民航的伊尔-62M签派可靠率达到97%，一天最多能飞行17个小时，是当时苏制客机中可靠性最高的一款机型。
伊尔-62M还创下多项同类客机记录，例如载重10吨时，航程达到10300公里，载重23吨时，有效航程达到8000公里，而波音707最大有效航程为6920公里。因此这款飞机还适合座远距离撤离任务。例如1973年9月10日，受奥古斯托·皮诺切特 的军事政变影响，一架伊尔-62降落在智利圣地亚哥机场，疏散了多达147名大使馆人员。
飞行安全数据显示，在1965年至2009年间，一共有25架图-134发生机身损毁事件，图-134的机身损毁率为8.56%。一共导致1086人遇难。
伊尔-62M飞机参数信息：
机组成员：3~5人；
载客量：168~186名乘客；
机身长：53.1米；
翼展：43.2米；
机身高：12.4米；
机翼面积：279.55平方米；
图、伊尔-62飞机性能参数
机身空重/最大起飞重量：71.6吨/165吨；
发动机：4台索洛维耶夫 D-30-KU涡扇发动机，单台推力107.9kN；
巡航速度：900公里/时；
航程：10000公里；
最高升限：12000米；
首飞：1963年1月3日；
服役：1967年9月15日；
建造时间：1963年~1995年；
建造数量：292架。