Lahirnya F-111 di awal 1960an telah mampu membangun supremasi udara AS. Tugas insinyur Soviet jelas – membuat pesawat yang bisa menggabungkan tugas dari pembom tempur dan pesawat tempur pencegat untuk mencapai akurasi, kecepatan dan manuver baik ketika terbang tinggi maupun rendah.
Pada awal 1960-an, insinyur penerbangan Soviet menerima salah satu tugas yang paling sulit yang belum pernah diterima sebelumnya.
Ketika Amerika Serikat melangkah dalam desain pesawat serangan tangguh dengan sayap menyapu F-111, Angkatan Udara Soviet membutuhkan pesawat yang menyatukan dua kekuatan yakni kekuatan pembom tempur Su-7B dan pesawat tempur pencegat Su-15.
Pesawat baru harus mampu memukul target darat kecil, mencapai kecepatan supersonik dan menembus pertahanan udara musuh dengan terbang di ketinggian 50 meter.
Su-15 diambil sebagai dasar untuk desain baru pada tahun 1963 dan dengan cepat mengalami perubahan besar. Sistem radar Orion dipasang di hidung kerucut pesawat yang cukup besar untuk kursi dua orang dalam posisi tandem atau berdampingan.
Pada awalnya direncanakan untuk menginstal empat mesin RD36-35 guna memastikan take-off dan landing di landasan pendek, tapi tiga bulan setelah penerbangan perdananya pada bulan Agustus tahun 1965, pesawat menerima dua mesin AL-21F sebagai gantinya.
Beberapa ahli mengklaim, mesin dirancang dari mesin J79 yang diambil dari pesawat tempur AS yang ditembak jatuh di Vietnam.
Pada saat itu desainer Soviet tertinggal jauh di belakang Amerika mereka yang telah menempatkan pesawat F-111 ke langit delapan bulan sebelumnya.
Pesawat AS memiliki sayap variabel-menyapu yang dapat secara otomatis menyapu ke belakang ketika masuk ke penerbangan supersonik dan kemudian kembali ke posisi lebar ketika kecepatan lambat.
Hal ini memungkinkan pesawat untuk menggabungkan ketinggian tinggi penerbangan supersonik dan stabil penerbangan ketinggian rendah sambil membawa beban berat bom.
