Бортовые смотровые выступы (блистеры) за крылом сделаны полуутопленными. В целом различия были небольшие: конструкция была облегчена, крыло чуть увеличено (на 3,5%, т.е. до 167 м²), запас топлива увеличен на 15 % против Ту-4, так как преследовалась цель увеличить дальность полета. С нагрузкой же в три тонны его дальность полета превышала 7 тыс. км.

Существенное увеличение дальности было получено на Ту-85, а Ту-80 остался промежуточным типом, не имевшим перспектив. Его первый полет был 1 декабря 1949 года. На заводских испытаниях самолет показал на высоте 10 км скорость до 545 км/ч. Полных летных испытаний Ту-80 не проводили, так как в этот период в ОКБ велась разработка самолета "85", который по летным характеристикам должен был существенно превосходить и Ту-4 и Ту-80.