В конце 80 - х годов начались работы над сверхзвуковой КР воздушного базирования Х - 90, однако после нескольких испытательных пусков программа была приостановлена. Вместо неё КБ "Радуга" к 1995 году была создана КР Х - 101 со значительно повышенной точностью стрельбы. Она является аналогом американской КР AGM - 129 - малозаметной крылатой ракета большой дальности, предназначенной для несения ядерной или обычной боеголовки. В октябре 1999 года прошли испытательные пуски новейших стратегических крылатых ракет Х - 101 и Х - 555, вслед за этим правительство приняло решение развернуть их серийное производство.

Ту-95МСМ могут нести до 8 КР Х-101 на внешней подвеске. 4 пилона с попарно подвешенными ракетами размещаются под крылом. Увеличенная длина ракет по сравнению с Х-55 делает невозможным их размещение во внутреннем отсеке Ту-95МС. Модернизированные стратегические бомбардировщики Ту - 160 смогут нести по 12 КР Х - 101 в двух отсеках вооружения. Предполагается, что перевооружение Ту - 160 этими ракетами на порядок увеличит ударную мощь дальней авиации. Ведь Х - 101 способна поражать цели на расстоянии до 5000 км с КВО всего 5 - 6 метров. С этой ракетой российские стратегические бомбардировщики смогут наносить высокоточные удары по ключевым военным объектам противника, не входя в зону поражения его средств ПВО. Благодаря снижению радиолокационной заметности ракеты (ЭПР - 0,01 м²), засечь её практически невозможно. Х - 101 имеет изменяемый профиль полёта (высоты от 30 - 70 м до 6000 м), Скорость полёта: крейсерская 190 – 200 м/с, максимальная -250 - 270 м/с. Продолжительность полёта до 10 часов.

Ракета оснащена автономной корреляционно системой "Спрут" с оптико-электронной системой коррекции траектории полёта, интегрированный приемник системы ГЛОНАСС и оптико-электронная ГСН на конечном участке полёта. Это обеспечивает точность попадания в цель от 6-9м до 12 - 20 м.

Неядерный вариант (Х-101) оснащается БЧ массой 400кг, с двумя моноблочными БЧ, стационарная головная и отделяемая (вероятно 2 боеголовки, вес одной 150 кг, второй 150 кг + контейнер + парашют). Это даёт возможность поражения 2 целей, удалённых друг от друга на 100км, одной КР. Другие типы БЧ: проникающая или кассетная.

Вариант ракеты оснащённый ядерной БЧ называется Х - 102.