Двигатель – сердце самолета, и от того, насколько он удачен, зависит будущее машины. В основу шестиблочного 24-цилиндрового мотора легли идеи, реализованные в М-250, начатого разработкой еще до войны в Московском авиационном институте под руководством Г. Скубачевского и В. Добрынина. К началу 1951 года ВД-4К с четырьмя турбокомпрессорами ТК-36 и реактивными патрубками прошел стендовые испытания. При весе 1930 кг он развивал номинальную мощность 3050 л.с. у земли и 3250 л.с. на высоте 10 000 метров, что более чем на 1000 метров превышало высотность, заданную правительством. Суммарная же взлетная мощность с учетом реакции выхлопа достигала 4300 э.л.с., что почти вдвое больше, чем у двигателя самолета Ту-4. Удельный расход топлива у земли находился на рекордно низком уровне: 0,185–0,195 кг/л.с. в час. С такими данными создание межконтинентального бомбардировщика было вполне реально.
К началу 1950-х самолеты уже преодолели звуковой барьер, но на тяжелые бомбардировщики по-прежнему устанавливали поршневые двигатели. Это способствовало сохранению классической компоновки с прямым крылом.
9 января 1951 года экипаж, в состав которого, в частности, входили летчик А.Д. Перелет, штурман С.Кириченко и бортинженер А.Чернов, выполнил на Ту-85 первый полет. Ведущим инженером на этапе заводских испытаний был Н.Генов.
Однако прошло чуть больше месяца, и стало ясно, что Ту-85 – это вчерашний день. Фактически новая машина становилась легкой добычей для быстро развивавшихся средств ПВО вероятного противника. Более того, довольно быстро выяснилось, что «фирма» здорово ошиблась в центровке самолета, сделав ее чрезмерно задней. В итоге пришлось носовую часть утяжелить центровочным грузом.
28 февраля 1951 года главком ВВС П.Ф. Жигарев докладывал Сталину:
Ту-85 устарел, не успев родиться, но альтернативы ему не было, поскольку отсутствовали как высокоэкономичные турбореактивные (ТРД) необходимой тяги, так и мощные турбовинтовые двигатели (ТВД). В этой ситуации выход был один – продолжить работу по Ту-95.