二戰(zhàn)后英國裝備了堪培拉中型轟炸機，這種飛機在當時屬于先進裝備，航程、載彈量等適中，被包括美國在內的多國軍隊使用，不過這款轟炸機并沒有風光太久，因為50年代防空導彈走向成熟，超音速突防成為新的技術方向。

英國空軍在1956年提出替換堪培拉轟炸機的想法，并提出了GOR.339規(guī)劃，想要設計建造一款可以在任何天氣條件下，在高、低空域以高速度飛行，進行遠距離戰(zhàn)術核打擊、偵察的飛行載具，它還應該具備野戰(zhàn)機場起降能力?？哲妳⒅\部在1959年公開了新的轟炸機發(fā)展項目，它被命名為TSR-2。

TSR-2外形簡潔流暢，看起來有點像是一款超音速截擊機，而非超音速轟炸機，主要結構由航空鋁合金制成，部分零件采用鋁鋰合金和鈦合金。

飛機的機翼采用前緣后掠60°的上單翼，翼展較小，翼尖部分向下彎折起到橫向穩(wěn)定的作用，機翼上沒有副翼，后緣安裝吹氣襟翼供飛機起降或低速飛行時提高升力。機翼內部是一個整體式的油箱，因為飛機需要以2倍音速飛行，因此機翼被設計得很薄，以降低飛行阻力，不過也造成燃油攜帶量減少，降低了飛機的作戰(zhàn)航程。機頭左側位置可以安裝受油探頭，提升作戰(zhàn)航程。

發(fā)動機使用兩臺勞斯萊斯奧林巴斯噴氣發(fā)動機，進氣口位于機體兩側翼根靠前一點的位置，呈半圓形，帶有可移動的半錐性激波擴散器。發(fā)動機是火神轟炸機使用版本的升級版，配備加力燃燒室，預計發(fā)動機成熟后可以輸出146.8KN的加力推力。

水平尾翼呈現(xiàn)三角形，水平位置低于主翼，它和垂尾一樣都是全動模式。機身后段還有4具大型空氣制動器，可以有效降低降落滑跑距離。

起落架為前三點式，前起落架采用并排雙輪，主起落架為前后雙輪，起落架高度較高，輪胎采用低壓無內胎輪胎，可以在簡易機場上起降。

飛機設置有一個內置彈艙，可以攜帶2720千克重的載荷，可以是常規(guī)航彈，也可以是核彈，機翼下還有4個外掛點，可以掛載1800千克。在核打擊方面，最初內置彈艙計劃攜帶一枚“紅胡子”核彈，最終的設計將改為2枚空投型WE.177核彈，機翼下還可以掛載另外2枚。常規(guī)武器方面，除了高爆彈和火箭彈之外，還考慮攜帶電視制導炸彈，也考慮過掛載加油包充當臨時加油機。

飛機駕駛室內乘坐飛行員和領航員，正面擋風玻璃特意加厚，以防止在低空高速飛行時撞上鳥類造成傷害，同時為了防止核彈爆炸“閃瞎”機組的眼睛，和覆蓋了一層金屬膜。兩人都有“零零彈射座椅”，可在2馬赫或者17000米高度進行彈射，領航員座椅可以單獨彈射，飛行員啟動彈射座椅的時候則會先將領航員彈射出去避免碰撞。

機載系統(tǒng)是TSR-2的“死穴”，因為這種系統(tǒng)的開發(fā)相當費錢，而英國當時的經濟狀況顯然不富裕，哪怕技術上沒有問題，但是英國沒有其他同類飛機可以分攤研發(fā)成本，這一點遭到反對派的猛烈攻擊，最后購買了美國的自動駕駛系統(tǒng)等，哪怕這樣也嚴重超出預算。

TSR.2的前部機身兩側還有膠片相機，它們可以拍照評估核彈爆炸效果，也可以簡單地執(zhí)行偵察拍照任務，在執(zhí)行專門的偵察任務時需要安裝側視雷達系統(tǒng)。

原型機在1964年時進行了大量的試飛，此時的轟炸機還有很多電子設備沒有安裝，不過飛行表現(xiàn)很好，在沒有打開加力燃燒室的時候就實現(xiàn)了超音速飛行，在高速飛行時，伴飛的閃電戰(zhàn)斗機需要打開兩臺發(fā)動機加力燃燒室才能追上，要知道閃電戰(zhàn)斗機最大飛行速度將近2.3馬赫。

測試中也發(fā)現(xiàn)一些問題，例如飛機起落架震動、航程不足等，并且空軍預計的2馬赫飛行速度沒有達到（可能是掛載武器的作戰(zhàn)條件下），后來稍微降低了一些要求，作戰(zhàn)半徑改為1200千米，最大飛行速度降低到1.75馬赫。

不管設計團隊這邊如何努力，英國在不久后還是放棄了TSR-2轟炸機，原因就是沒錢，反對派牢牢抓住飛機研發(fā)和制作成本高的缺點展開猛攻，將TSR-2變成了派別斗爭的犧牲品，隨后英國購買了美國的F-111替代TSR-2。

TSR-2轟炸機空重約25000千克，最大起飛重量約47000千克，機長27米，高7.24米，翼展11.33米，機翼面積65.3平方米，在40,000 英尺（12,192 米）高度飛行時最大速度2.15 馬赫，作戰(zhàn)半徑1390千米。