IBG maquette avion 72909 Su-22UM3K dans l'armée de l'air polonaise 1/72

En 1974, la nouvelle version Su-17M2 lui succède sur les chaînes de montage. Cette version embarque les senseurs ADO-17 et PBK-3-17 associés à un télémètre laser Fon et à un système de détermination d'angle et d'altitude IKV. Elle peut utiliser une grande variété de missiles air-sol (les Kh-25, Kh-28 et Kh-29L), mais aussi des missiles air-air R-60 pour assurer son autodéfense. Une demande du ministère de l'aviation d'essayer le montage d'un moteur Toumanski R-29 pour uniformiser la production avec celle du MiG-23 donna naissance à une variante Su-17M2D. Mais le moteur était plus large et plus gourmand et ne faisait que réduire l'autonomie de l'avion. Cependant comme il était déjà exporté, on décida de l'utiliser dans la version Su-22 destinée aux marchés extérieurs.

Jusqu'à présent, le besoin d'un biplace d'entraînement avancé ne s'était pas trop fait sentir, le Su-7U remplissant le besoin. Mais les deux avions étant maintenant bien différents, en décembre 1973 les VVS et le ministère de l'aviation publièrent une note demandant la création de ce type d'avion. Le projet était à l'étude depuis 1971, sous la désignation usine de S-52U, censé devenir à terme le Su-19U. Le travail pour ajouter un poste d'équipage supplémentaire fut mis à profit pour améliorer l'un des gros défauts du Su-17 : la faible visibilité à partir de l'habitacle, en particulier vers le sol et l'avant. La partie avant du fuselage fut entièrement revue, l'équipement étant déplacé et l'arête dorsale augmentant de volume, de nouveaux sièges éjectables de type K-36 furent utilisés. Les essais révélèrent une perte de stabilité longitudinale qui sera résolue par un léger agrandissement de la dérive vers le haut. L'avion prend finalement la désignation de Su-17UM et sa version d'exportation, motorisée par un R-29, celle de Su-22U.

C'est de ce biplace que va être issue la version de combat suivante, le Su-17M3 (désignation d'usine S-52). L'emplacement du second poste est utilisé pour loger du carburant et une baie d'avionique. Comme son prédécesseur, il est accompagné d'une version d'exportation motorisée par un R-29, le Su-22M et qui embarque seulement l'avionique du Su-17M2. Par la suite apparaîtront le Su-22M3 et le biplace Su-17UM3, enfin dotés de l'équipement du Su-17M3.