1945年二戰結束後，緩過勁的蘇聯制定了新的海軍發展計劃，想要打造一支世界頂級艦隊。海軍總司令庫茲涅佐夫上將對航母情有獨鍾，不過國家高層對此並未達成一致，因為建造航母也意味着要建造相應的巡洋艦、驅逐艦、補給艦等船隻，這對國力是巨大的消耗，不死心的庫茲涅佐夫下令開展航母前期研製工作，以及研製一些配套裝備，圖-91就是為航母準備的艦載攻擊機，或者稱它多功能艦載機，北約代號“皮靴”。
圖波列夫設計局在1953年開始圖-91的研製工作，雖然當時蘇聯壓根沒有航母艦載機研製經驗，但深厚的航空底子足以支持圖-91項目，原型機在1955年就完成。當時蘇聯已進入噴氣機的大門，伊爾-40這類陸基噴氣式攻擊機正在研製中，考慮到艦載機短距起降的特殊性，圖-91被設計成了一款單引擎渦輪螺旋槳飛機。
圖-91是一款尺寸很大的低單翼雙座攻擊機，主要用硬鋁製成，原型機長度達到17.7米，翼展16.4米，高5.06米，空重8000千克，最大起飛重量14400千克。飛機動力為一台TV-2M渦輪螺旋槳發動機，安裝在機體中部內翼梁上方，尾氣被一分為二從尾梁兩側排出。TV-2M最大輸出約7660馬力，傳動軸穿過駕駛室驅動機頭的一副直徑5.7米共軸對轉螺旋槳。
大體格賦予了圖-91強大的武器攜帶能力，在機翼根部安裝了2門23毫米NR-23航炮（每炮備彈100發），機體尾部的遙控炮塔內有另外2門同型號火炮（每炮備彈150發），領航員可通過駕駛艙上方的潛望鏡觀察並遙控炮塔作戰。飛機有機體內置彈倉和翼下掛架，總共可以掛載1500千克武器，包括魚雷、炸彈、火箭彈、水雷，翼下掛點也可以掛載副油箱增加航程。設計師在機身後部內安裝了一台攝像機，可用於偵查任務。
飛行員和領航員並排坐在機頭駕駛艙內，這裡有一個浴盆式的裝甲盒子提供保護，它用8~18毫米不等的輕合金裝甲組成，駕駛艙窗戶安裝防彈玻璃，只有頂部小片區域沒有裝甲保護。
赫魯曉夫上台執政後對航空母艦同樣不感興趣，海軍或許為了使圖-91項目能繼續下去，就把它轉變成了陸基攻擊機，以便在未來某個合適時候改回來，這也導致第二架原型機放棄了機翼摺疊機構、着陸鈎等設備。蘇聯總共建造了2架原型機，首飛發生在1955年5月17日，飛行員對它評價很高，但不能做桶滾機動這類比較劇烈的戰術動作，飛機最大飛行速度達到800千米/小時，巡航速度650千米/小時，最大升限8000米，最大航程2400千米，拋開尺寸上的問題，該機滿足了海軍對多功能艦載機的需求，可以執行反潛、巡邏、偵查、反艦等多種任務。
在一次向蘇聯高層展示新研製飛機的時候，圖-91原本有機會獲得進一步發展，它是現場少數幾款使用螺旋槳的飛機，負責講解的軍官可能忘了它現在是“陸基攻擊機”，稱它可以完成多種任務，可以替代重巡洋艦，這讓喜歡導彈的赫魯曉夫不快樂了，他稱“現在沒人再需要重巡洋艦”，“（圖-91）看起來多麼可笑”，此舉直接葬送了圖-91項目。
其實從艦載機角度看圖-91並不成功，別看性能指標還不錯，可這麼個大傢伙上艦太占空間，更重要的是蘇聯很長時間裡都沒能發展真正的大型航母，就算艦載型圖-91研製成功也意義不大。
