Tu-154M Dette er den mest oppgraderte versjonen, som fløy første gang i 1982 og ble satt i masseproduksjon i 1984. Den er utstyrt med mer drivstoffeffektive motorer. Sammen med forbedringer i elektronikken, så førte dette til lavere drivstofforbruk og dermed lengre rekkevidde og lavere driftsomkostninger. Bedre flaps hjalp til med å senke støynivået. Produksjonen har fortsatt helt til i dag, men i dag er produksjonen begrenset. Omtrent 320 fly ble bygget. Produksjonen siden begynnelsen av 1990-tallet har ikke involvert bygging av splitter nye flykropper, men heller bygging av flykropper fra komponenter for hånd.