Mẫu thử nghiệm đầu tiên là một mẫu máy bay tiêm kích chiến thuật cánh xuôi có nhiệm vụ chiếm ưu thế trên không ở chiến trường (frontovoi istrebitel, фронтовой истребитель), có tên gọi là S-1 'Strela', đã bay thử lần đầu tiên vào 7 tháng 9-1955 do phi công thử nghiệm A. G. Kochetkov điều khiển. Nguyên mẫu này đã lập một kỷ lục tốc độ ở Liên Xô, khi nó đạt tốc độ 2170 km/h (1.170 knot, 1.350 mph, Mach 2,04) vào tháng 4-1956. Nó được thế giới biết đến vào Ngày hàng không Tushino năm 1956. Cánh của nó được thiết kế bởi TsAGI trong suốt chiến tranh Triều Tiên, phòng hàng không học Xô Viết - TsAGI. Đó là loại cánh cụp góc 62°, cánh đuôi truyền thống, và để phân biệt các thiết kế của Sukhoi thì nó có kiểu cánh sau - những phanh hơi đặc biệt so với các mẫu máy bay khác.[1]. Thân máy bay lớn, diện tích thân máy bay chủ yếu được làm xung quanh kích thước của động cơ phản lực Lyulka AL-7 có công suất 88 kN (19.800 lbf) khi đốt nhiên liệu lần 2. Do kích thước của nó, thể tích bên trong chứa nhiên liệu và hệ thống điện tử bị hạn chế rất nhiều. Động cơ lấy không khí từ một đầu vào ở mũi, đầu mũi cũng chứa radar cự ly SRD-5M ('High Fix').[2]

Nguyên mẫu thứ hai có tên gọi là S-2, có hình dáng khí động học đã được sửa đổi cải tiến. Các chuyến bay thử nghiệm đã trở nên phức tạp khi máy bay trang bị động cơ không đáng tin cậy và mẫu thử nghiệm S-1 đã bị rơi vào ngày 23 tháng 11-1956[1], giết chết phi công I. N. Sokolov.[2]

Su-7 có tên ký hiệu của NATO là 'Fitter-A', được dự định đặt cho một máy bay tiêm kích chống lại các máy bay tiêm kích như F-100 Super Sabre và F-101 Voodoo.[2], được phục vụ trong Không quân Hoa Kỳ. Su-7 được trang bị 2 pháo 30 mm Nudelman-Rikhter NR-30 trong cánh, với 70 viên đạn mỗi súng. Người ta cũng dự định trang bị tên lửa không điều khiển cho Su-7, và đã có 1 điểm treo được đặt dưới thân, nhưng nó đã nhanh chóng bị hủy bỏ. Su-7 bắt đầu hoạt động trong các đơn vị vào năm 1958, nhưng vào năm 1959 người ta đã quyết định sử dụng MiG-21 như một máy bay tiêm kích cơ bản của Liên Xô, và việc sản xuất máy bay tiêm kích Su-7 đã bị dừng lại sau khi 200 chiếc đã được chế tạo. Với Su-7B, 'Fitter' nhanh chóng tìm thấy một vai trò khác là một máy bay chiến đấu/ném bom tấn công mặt đất, bắt đầu được triển khai đến các đơn vị vào năm 1961. Trong trang bị, nó có thể mang vũ khí hạt nhân chiến thuật.[1]

Những khả năng không chiến của Su-7 bị hạn chế. Với sức chứa nhiên liệu là 2.940 l (647 imp gal), bán kính hoạt động của nó thậm chí với các thùng nhiên liệu phụ, rất hạn chế chỉ khoảng 300 km (200 dặm), và tầm hoạt động của nó gần như không hữu ích chút nào. Tốc độ cất cánh và hạ cánh rất cao, yêu cầu những đường băng dài. Những chiếc Su-7BKL có sự chuẩn bị cho JATO (hệ thống phóng phụ bằng tên lửa), nhưng nó chỉ làm cho công việc phức tạp thêm, vì vậy hệ thống phóng phụ ít được sử dụng. Một vấn đề bổ sung với những mô hình đầu tiên là khả năng đốt nhiên liệu lần 2 chỉ giữ được 6 đến 7 giây, và nó là một sự bất lợi trong không chiến.

Nhưng 'Fitter' có hệ thống bay dễ dàng điều khiển. Những thao tác lái của nó nổi tiếng là nặng, nhưng nó có thể khoan dung và đoán trước được. Động cơ luôn cần nhiên liệu để cung cấp cho máy bay tốc độ bay lên và tốc độ thấp. Hơn nữa, toàn bộ máy bay khá bền và khỏe, dễ dàng hoạt động và giá vận hành rẻ (ngoại trừ việc tiêu thụ nhiên liệu). Dù với những hạn chế đó, nó vẫn được nhiều phi công ưa thích.