Su-15 là một sự nỗ lực thiết kế một mẫu máy bay đánh chặn phản lực bay được trong mọi thời tiết. Chính phủ Xô Viết đã ra lệnh phát triển nó vào tháng 3-1947. Mẫu đầu tiên hoàn thành vào 25 tháng 10-1948 - chỉ có 4 tháng sau khi việc sản xuất bắt đầu. Nó bay vào 11 tháng 1-1949. Trong các thử nghiệm, Su-15 đạt đến tốc độ 1032 km/h (557 knots, 641 mph; Mach 0.888) trên cao 4.550 m (14.925 ft) và 985 km/h (532 knots, 612 mph; Mach 0.926) trên cao 10.950 m (35.925 ft). Những vấn đề biểu hiện là máy bay bị rung khi bay với tốc độ cao (quá Mach 0.87). Trong suốt 39 chuyến bay, vào 3 tháng 6-1949, máy bay bị rung quá mạnh khiến phi công thử nghiệm S.N. Anokhin đã phải dùng đến hệ thống thoát hiểm. Chương trình sau đó bị chấm dứt, mẫu thứ 2 không được hoàn thành.[1]

Su-15 là một máy bay một tầng cánh làm bằng kim loại, với cánh cụp góc 35°. Máy bay có vài đặc tính thiết kế rất khác thường. Nó có 2 động cơ Klimov RD-45 được đặt nối tiếp nhau trên một trục dọc thân máy bay khác hẳn với lối đặt 2 chiếc động cơ bên cạnh nhau, vì đường kính lớn của nó. Động cơ trước được đặt thấp với ống xả dưới thân máy bay. Ống xa của động cơ phía sau ở cuối thân máy bay. Buồng lái lệch sang bên trái để tạo khoảng không cho hệ thống các ống khe hút khí của động cơ phía sau.[2]