Серийно выпускались также двухместные учебно-боевой самолёт Су-7У и на его базе — Су-7БМК и Су-7УМК (экспортные).
С-22И — экспериментальный самолёт с крылом изменяемой в полёте стреловидности; построен на базе Су-7БМ и испытан в 1966. Это первый самолёт в СССР с таким крылом; в последующие годы на его основе создано несколько серийных модификаций, в том числе семейство самолётов Су-17.
Су-17М4 — одноместный истребитель-бомбардировщик с крылом изменяемой в полёте стреловидности. Предназначен для поражения наземных, надводных и воздушных целей и для ведения комплексной воздушной разведки. Вооружение — встроенные пушечные установки калибра 30 мм, а на 10 точках подвески: бомбы массой от 100 до 500 кг, контейнеры малогабаритных боевых элементов, неуправляемые авиационные ракеты калибра от 57 до 370 мм, контейнерные подвижные пушечные установки калибра 23 мм, управляемые ракеты «воздух — поверхность» с лазерным наведением, управляемые ракеты «воздух — радиолокационная станция» и управляемые ракеты «воздух—воздух» с тепловыми головками самонаведения (ГСН).
Т6-1 — опытный двухместный (лётчик и штурман) маловысотный штурмовик с двумя маршевыми и четырьмя подъёмными двигателями, обеспечивающими укороченный взлёт и посадку. Самолёт цельнометаллической конструкции с высоким расположением крыла трапециевидной формы; носовая часть обычной конструкции, центральная и хвостовая — с применением панелей с продольным и поперечным набором («вафельной» конструкции), чем объясняется прямоугольное сечение фюзеляжа. На его базе был создан фронтовой бомбардировщик Су-24 с крылом изменяемой в полёте стреловидности (серийный).
Су-24МК — экспортная модификация самолёта Су-24 с двумя турбореактивными двигателями АЛ-21Ф-ЗА. Предназначен для ведения боевых действий в простых и сложных метеоусловиях, днём и ночью, в том числе на малых высотах, при ручном и автоматическом управлении. Навигационное оборудование обеспечивает точность и надёжность самолётовождения и возможность вести боевые действия с выходом в район цели в режиме автономной навигации по запрограммированному маршруту. Самолёт оборудован системой дозаправки топливом в полете, способен действовать с грунтовых взлётно-посадочных полос. Вооружение — встроенная пушка калибра 23 мм и на восьми точках подвески: бомбы массой от 100 до 1500 кг, контейнеры малогабаритных боевых элементов и разовые бомбовые кассеты; управляемые ракеты «воздух — поверхность» с лазерным и телевизионным наведением и наведением для подавления радиолокационных станций противника; управляемые ракеты «воздух — воздух» с тепловыми головками самонаведения; неуправляемые авиационные ракеты калибра от 57 до 370 мм; три подвижные пушечные установки калибра 23 мм. Максимальная боевая нагрузка 8 т. Строился серийно.
Су-25 (1975) — одноместный цельнометаллический штурмовик с двумя турбореактивными двигателями (в серии — Р-95Ш), предназначенный для непосредственной поддержки сухопутных войск. Простота пилотирования, высокая манёвренность, относительно высокая тяговооружённость позволяют Су-25 поражать цели с первого захода. Выживаемость обеспечивается комплексом конструктивных мер. Вооружение на 10 точках подвески: бомбы массой от 100 до 500 кг, контейнеры малогабаритных боевых элементов; управляемые ракеты «воздух — поверхность» с лазерным наведением и управляемые ракеты «воздух — воздух» с тепловыми ГСН; неуправляемые авиационные ракеты калибра от 57 до 370 мм; подвижные пушечные установки калибра 23 мм. Одна пушка встроенная. Максимальная боевая нагрузка 4,4 т. Самолёт строится серийно и поставляется на экспорт .
Семейство Су-25 включает также варианты для летной подготовки: двухместный учебно-боевой самолёт Су-25УБ, двухместный учебно-тренировочный самолёт начального обучения Су-25УТ и его корабельный вариант Су-2БУТГ.
Второе направление в деятельности ОКБ — истребители-перехватчики. Су-1 с поршневым двигателем М-105П с двумя турбокомпрессорами — первый истребитель ОКБ. Су-1 — низкоплан смешанной конструкции: фюзеляж типа монокок и киль деревянные; однолонжеронное крыло и горизонтальное оперение цельнометаллические; элероны, рули высоты и направления металлические с полотняной обшивкой. Крыло снабжено отклоняемыми посадочными щитками. Центроплан выполнен заодно с фюзеляжем, консоли крыла — отъёмные. Водяной радиатор размещён наклонно за кабиной лётчика, что значительно уменьшило лобовое в сопротивление. Пушка расположена в развале двигателя, а над ним — два синхронных пулемета. Одновременно строился истребитель Су-3, который отличался уменьшенными размахом и площадью крыла. Несмотря на большую работу, проведённую по доводке турбокомпрессоров, их недостатки устранить не удалось, и работы по самолётам Су-1 и Су-3 были прекращены.
Су-5 — опытный одноместный истребитель с основным поршневым двигателем ВК-107А, от которого отбиралась мощность и для привода компрессора вспомогательного реактивного двигателя конструкции Центрального института авиационного моторостроения, который использовался как ускоритель. Низкорасположенное однолонжеронное крыло средней толщины цельнометаллическое со щитками и элеронами. Фюзеляж монококовой конструкции; нерегулируемый стабилизатор и киль установлены над фюзеляжем. В носовой части в развале двигателя размещалась пушка НС-23, над двигателем — два синхронных пулемёта УБ (УБС). Лётчик был защищён стальной бронеспинкой и заголовником из бронестекла. На заводских испытаниях Су-5 при взлётной массе 3804 кг с включением вспомогательного двигателя на высоте 7800 м показал скорость 810 км/ч, потолок 12050 м. Серийно не строился, так как успешное развитие «чисто» реактивных двигателей делало комбинированные силовые установки применённого типа неперспективными.
Т-3 — одноместный истребитель-перехватчик с турбореактивным двигателем АЛ-7Ф-1 и треугольным крылом. Крыло трёхбалочной схемы, с передней и задней стенками, со стреловидностью 60{{°}} по передней кромке, снабжено элеронами и щитками-закрылками. Горизонтальное оперение цельноповоротное, стреловидное. Фюзеляж полумонококовой конструкции, снабжён четырьмя воздушными тормозными щитками; воздухозаборник нерегулируемый, над ним — носовой конус с радиолокатором. На различных модификациях самолёта Т-3 отрабатывались: осесимметричный воздухозаборник с регулируемым центральным телом большого диаметра; боковые секторные воздухозаборники, в которых радиопрозрачная носовая часть самолёта являлась одновременно первой ступенью конуса воздухозаборника (дальнейшее сжатие потока осуществлялось в регулируемом секторном заборнике); воздухозаборник с неподвижным центральным телом (регулирование с помощью створок перепуска) и т. д. На самолёте Т-43-1 (или Т-431) исследовались аэродинамических характеристики. Впервые в практике мирового самолётостроения были применены створки перепуска воздуха с двухсторонним отклонением, обеспечивающие устойчивую работу двигателя на всех режимах полёта; конус воздухозаборника подвижный, с центральным телом, двухскачковый. Вооружение — четыре управляемые ракеты «воздух — воздух». На самолётах Т-405 и Т-431 в 1959—1962 установлено четыре мировых рекорда скорости и высоты полёта.
Су-9 создан на базе Т-3 — первый в СССР принятый на вооружение истребитель-перехватчик, являвшийся составной частью единого комплекса перехвата авиации ПВО, включавшего самолётную бортовую систему управления оружием, оружие (четыре управляемые ракеты «воздух — воздух») и наземную систему целеуказания и наведения. Задача: перехват воздушных целей, летящих на высоте до 20 км в простых и сложных метеоусловиях днём и ночью. В 1958 запущен в массовое производство. С 1959 серийно выпускался учебно-боевой истребитель-перехватчик Су-9У.
Су-11 — дальнейшее развитие комплекса перехвата Су-9. Повышена максимальная высота поражения целей (до 23 км), увеличены дальности обнаружения целей и пуска ракет и т. д. Создан в 1959.
П-1 — опытный двухместный реактивный истребитель-перехватчик — первый отечественный самолёт с боковыми регулируемыми воздухозаборниками.. Крыло трёхбалочное треугольной формы в плане. Фюзеляж полумонококовый. Вооружение — 50 неуправляемых реактивных снарядов калибра 70 мм, две пушки, две управляемые ракеты «воздух — воздух». Лётные испытания были прекращены из-за отсутствия запроектированного турбореактивного двигателя.
Су-15 — истребитель-перехватчик с двумя турбореактивными двигателями с форсажной камерой Р11Ф2С-300. Впервые в отечественной практике применены боковые плоские сверхзвуковые воздухозаборники. Радиолокационная станция с увеличенной дальностью обнаружения и захвата целей, расположенная в носовой части фюзеляжа, обеспечивает перехват целей как в задней, так и в передней полусферах. Вооружение (ракеты «воздух — воздух», пушки) размещается на шести точках подвески. Су-15 — первый в СССР высотный истребитель-перехватчик с диапазоном высот применения от 0,5 до 23 км, он может перехватывать цели, движущиеся со скоростями от 500 до 2000 км/ч. Система автоматического управления самолётом обеспечивает полную (без вмешательства лётчика) автоматизацию полёта, включая взлёт и заход на посадку. Создан в 1963. Самолёт имеет несколько серийных модификаций: Су-15УТ (учебно-тренировочный), Су-15ТМ, Су-15БИС и т. д.