В 1958-59 годах на базе Т-43 были спроектированы и построены экспериментальные машины Т-49 и Т-5. Первая предназначалась для летных испытаний боковых секторных воздухозаборников, а на второй проводились исследования двухдвигательной схемы, в частности - отработка сопловой части фюзеляжа. Результаты этих экспериментов легли в основу создания нового самолета в ОКБ П.О.Сухого. Начало работ над ним совпало с периодом, когда у руководства страны укрепилось мнение о неперспективности авиации, и финансирование авиационной тематики практически прекратилось. И все же, несмотря на финансовые и другие трудности, самолет построили. 30 мая 1962 года В.С.Ильюшин совершил первый полет на новом перехватчике Т-58Д-1.

Внешне Т-58 значительно отличался от своих предшественников. Антенну БРЛС "Орел-Д", имевшую большой диаметр, разместить в конусе воздухозаборника не представлялось возможным, поэтому ею была полностью занята носовая часть фюзеляжа, а воздухозаборники, сместившись назад, стали боковыми. Технологически фюзеляж разделялся на головную и хвостовую части, а разъем между ними служил для удобства установки и замены двигателей. Силовая установка самолета включала в себя два двухвальных турбореактивных двигателя Р11-Ф2С-300 разработки КБ С.К.Туманского, с тягой на форсажном режиме по 6200 кгс. (На последних сериях применялись Р13-300 - по 6600 кгс.) Кроме двигателей в фюзеляже размещались: герметическая кабина с фонарем, топливные баки-отсеки и другое оборудование. В хвостовой части фюзеляжа были установлены четыре тормозных щитка.

Крыло треугольной формы в плане имело угол стреловидности 60° по передней кромке. Для увеличения подъемной силы на взлете и посадке каждая консоль была оснащена поворотным закрылком с системой управления пограничным слоем (эта система отрабатывалась в 1962-63 гг. на самолете С-25), наличие которой способствовало повышению эффективности закрылков, препятствуя срыву пограничного слоя при выпуске их на 45°. Первоначально на новом перехватчике (в серийное производство он пошел под обозначением Су-15) система УПС не подключалась, и максимальный угол выпуска закрылков ограничивался 25°. Для уменьшения индуктивного сопротивления и улучшения взлетно-посадочных характеристик с 11-й серии самолета конструкция крыла претерпела изменения: площадь была увеличена до 36,6 м2, а передняя кромка концевой части получила излом на 45° и аэродинамическую крутку. Хвостовое оперение с углом стреловидности 55° по линии 1/4 хорд, включало в себя цельноповоротный стабилизатор и киль с рулем направления.

Шасси самолета состояло из убираемой в фюзеляж передней стойки, снабженной самоориентирующимся тормозным колесом размером 660х200 мм, и главных стоек с одинарными тормозными колесами размером 880х230 мм, убираемыми в крыльевые ниши к оси самолета. Тормозные барабаны последних имели спирто-водяное охлаждение. Кроме того, предусматривался тормозной посадочный парашют, укладываемый в контейнер под рулем направления.

Управление самолетом осуществлялось с помощью бустеров (гидроусилителей), включенных по необратимой схеме и установленных вблизи органов управления - стабилизатора, элеронов и руля направления. Четыре автономные гидравлические системы обеспечивали уборку и выпуск шасси, закрылков, тормозных щитков, управление воздухозаборниками и створками реактивных сопел двигателей, питание привода антенны БРЛС. Рабочая жидкость гидросистемы - АМГ-10. Самолет был оснащен также тремя автономными пневматическими системами. Пневмосистемы предназначались для основного и аварийного торможения колес, аварийного выпуска шасси и закрылков, наддува гидробака и т. д.

Топливная система включала в себя агрегаты, трубопроводы и топливные баки (три фюзеляжных, два крыльевых и два подвесных, размещенных под фюзеляжем на двух балочных держателях БДЗ-59ФК). Общая емкость топливной системы с подвесными баками - 8060 л. Топливо-авиационный керосин Т-1, ТС-1, Т-2, РТ.

Необходимые условия для работы летчика в кабине (вентиляция, определенные давление и температура, предохранение стекол от запотевания, вентиляция костюма), а также обдув и наддув блоков радиоаппаратуры обеспечивались системой кондиционирования. Для покидания самолета в аварийных ситуациях кабина была оснащена пиросистемой сброса фонаря и катапультным креслом КС-4, обеспечивавшим спасение экипажа на разбеге и пробеге при скорости не менее 140 км/ч, а в полете - на высотах до 20000 м и приборных скоростях до 1200 км/ч.

Электрооборудование состояло из источников электроэнергии (генераторы, аккумуляторы), потребителей и электрической сети. Радиоэлектронное оборудование включало аппаратуру: радиосвязи (радиостанция Р-802), радионавигации (автоматический радиокомпас АРК-10, маркерный радиоприемник МРП-56), опознавания (СОД-57, СРЗО-2М), наведения ("Лазурь") и БРЛС ("Орел-Д" или "Орел-ДМ"). В состав вооружения входили: две управляемые ракеты Р-8М или Р-98 класса "воздух-воздух" с РГС и ТГС, размещенные под крылом на пусковых устройствах ПУ 1-8. Начиная с 1973 года, все самолеты находящиеся в эксплуатации и все вновь выпускаемые, были оснащены двумя пилонами-держателями ПД-62 под две ракеты Р-60 класса "воздух-воздух" с ТГС. После доработки подфюзеляжных пилонов БДЗ-59ФК появилась возможность подвески на них двух унифицированных пушечных контейнеров УПК-23-250. Каждый контейнер включал в себя двухствольную неподвижную пушку ГШ-23Л калибра 23 мм разработки ОКБ В.П.Грязева и А.Г.Шипунова. Темп стрельбы - 3000-3400 выстрелов в минуту, боекомплект - 250 снарядов.

После завершения государственных испытаний самолет в апреле 1965 года был принят на вооружение в составе АРКП Су-15-98. Комплекс предназначался для перехвата воздушных целей с диапазоном скоростей 500-3000 км/ч и высот 500-23000 м. Вывод перехватчика в район встречи с целью и до обнаружения ее БРЛС выполнялся с помощью наземного комплекса автоматизированного наведения "Воздух-1". Перехват цели, прицеливание и наведение ракеты с РГС осуществлялось БРЛС. Ракеты с ТГС имели иной принцип наведения - инфракрасное (тепловое) излучение, которое они воспринимали, шло непосредственно от цели. В июле 1967 г. истребитель был показан широкой публике на воздушном параде в Домодедово.

Со времени первого вылета перехватчика Су-15 прошло тридцать пять лет и он по праву занял достойное место в ряду самолетов-"долгожителей". Появление этого самолета было бы невозможно без самоотверженного труда его создателей и в первую очередь - П.О.Сухого, С.К.Туманского, Н.П.Зырина, А.И.Вишневского, Р.Г.Ярмаркова, В.С.Ильюшина, Е.С.Соловьева, Е.К.Кукушева и всего коллектива ОКБ.

Кодовое обозначение НАТО - Flagon (Графин).

Летно-технические характеристики: