Năm 1936, Joseph Stalin đồng ý phát triển một loại máy bay đa chức năng. Nó có tên mật là Ivanov, chiếc máy bay này có thể dùng để trinh sát và tấn công mục tiêu. P.O. Sukhoi lúc này đang làm việc tại Tupolev OKB và thực hiện thiết kế "Ivanov" dưới sự giám sát của Andrei Tupolev. Thành quả là ANT-51, nó bay lần đầu vào 25 tháng 8-1937 với phi công điều khiển là M.M. Gromov. Động cơ tròn Shvetsov M-62 ] cung cấp 820 sức ngựa (610 kW), ANT-51 đạt tốc độ 403 km/h (220 knots, 250 mph) trên cao 4.700 m (15.420 ft). Sau đó nó được thay thế động cơ khác khỏe hơn, Tumansky M-87 với công suất 1.000 hp (745 kW), ANT-51 có vận tốc 468 km/h (255 knots, 290 mph) trên cao 5.600 m (18.370 ft) và được sản xuất với tên gọi BB-1 (Blizhniy Bombardirovschik; tiếng Nga: Ближний Бомбардировщик — máy bay ném bom tầm ngắn). Năm 1940, máy bay được đổi tên thành Su-2 và động cơ M-87 được thay thế bằng động cơ Tumansky M-88.

Su-2 được thiết kế pha trộn. Thân máy bay được làm bằng gỗ và gỗ dán ngoài. Cánh được làm bằng nhôm và thép. Phi công và xạ thủ được bảo vệ với vỏ giáp bao bọc dày 9 mm (0.35 in). Bánh sau của máy bay có thể thu vào được.