В целях повышения эффективности комплекса Ту-142М с ППС «Коршун-К» по поиску и обнаружению малошумных атомных подводных лодок в середине 80-х годов ОКБ провело дальнейшую модернизацию комплекса. На Ту-142М были внедрены модернизированная ППС «Коршун-Н» и новая радиогидроакустическая система «Заречье». Новый комплекс получил обозначение Ту-142МЗ. Помимо модернизации элементов поисково-противолодочной системы, на Ту-142МЗ провели работы по дальнейшему повышению эффективности средств РЭП, а также изменили состав самолетного оборудования. Силовая установка была переведена на новую модификацию двигателей НК-12МП, кормовая пушечная установка - на спарку ГШ-23, взятой в комплекте с прицельной станцией с Ту-22М2 (последние серии Ту-142М также выпускались также с НК-12МП и ГШ-23). Кроме того, на самолете появилась заново спроектированная кабина экипажа, усовершенствованная система заправки топливом в воздухе. Некоторые варианты самолетов этой модификации имеют увеличенные размеры люков отсека вооружения.
Первый модернизированный самолет под новый комплекс начал проходить летно-конструкторские испытания в 1985 году, на государственные испытания комплекс вышел в конце 1987 года. В ходе этих испытаний самолет работал по современным атомным подводным лодкам Северного и Тихоокеанского флотов и показал значительно возросшую эффективность их обнаружения. Вскоре серийный завод в Таганроге перешел на выпуск нового комплекса, Ту-142МЗ (кодовое обозначение НАТО - Bear-F Mod 4) начали поступать в части авиации ВМФ. На вооружение модернизированный комплекс официально был принят в 1993 году. Ту-142МЗ стал последним в ряду противолодочных систем, созданных на базе Ту-142. Последняя машина Ту-142МЗ покинула сборочный цех ТАНТК в 1994 году, поставив точку в производстве семейства самолетов Ту-95 и Ту-142. Всего в Куйбышеве и Таганроге построили более сотни самолетов типа Ту-142. Ту-142МЗ несут службу в составе Северного и Тихоокенских флотов. Самолеты этой модификации были представлены на двух последних авиационных выставках в Жуковском на аэpодpоме в ЛИИ.