В роли настоящей "руководящей и направляющей" силы выступал начальник летно-испытательной станции фирмы М.И. Шейгам, занимавшийся оперативным решением текущих вопросов при обеспечении испытаний, внесением необходимых конструктивных доработок и технических изменений на проходивших испытательную программу машинах. Деятельный и исполнительный организатор, он фактически был настоящим распорядителем работ, но числился лишь "исполняющим обязанности" (будучи приверженным ведению дел без соблюдения лишних формальностей, он когда-то оказался не в ладах с нормами хозяйственного законодательства, заработав в личном деле пометку "без права занятия руководящих должностей"). Тем не менее в умении справляться со всем ворохом организаторских и технических проблем ему не было равных, и вскоре М.И. Шейгам был назначен начальником службы летных испытаний ОКБ, но, по милости кадровиков, опять-таки в должности "И.О.
На трех первых предсерийных самолетах был проведен практически весь объем совместных госиспытаний (на первом их этапе по оценке летных характеристик была задействована и экспериментальная машина С-22И, на которой к весне 1969 года был установлен комплект системы автоматического управления САУ-22).
На первом экземпляре преимущественно проверялась прочность конструкции, для чего после особо напряженных полетов машина проходила нивелировку, а также шла отработка САУ-22-1 и прочего радиотехнического оборудования. Второй самолет, как эталонный по геометрии (имевший штатный вариант козырька фонаря и крыло с четырьмя точками подвески), оценивался как "аэродинамическая машина" и использовался для снятия летно-технических характеристик, оценки устойчивости и управляемости, а также для проверки систем вооружения. 1-й этап ГСИ продолжался с 9 сентября 1969 до июля 1970 года и, в основном, подтвердил соответствие заданным требованиям.
Тем не менее, полностью требованиям военных самолет еще не удовлетворял (строго говоря, общепринятых тактико-технических требований к Су-17 не было как таковых, и госиспытания проводились на предмет соответствия характеристик самолета временным техусловиям). Платой за усложнение конструкции и оснащение новым оборудованием явилось существенное утяжеление машины — Су-17 прибавил в весе почти тонну по сравнению с серийными Су-7БКЛ. Ввиду этого явного улучшения характеристик машины обеспечить не удалось, качественно изменились лишь взлетно-посадочные свойства. Не была в полном объеме отработана и предусмотренная установка нового оборудования, в частности, пришлось ограничиться использованием прежнего стрелкового прицела. Тем не менее, было обеспечено несомненное улучшение характеристик и расширение диапазона режимов эксплуатации за счет использования крыла изменяемой стреловидности, а использование САУ и другого современного оснащения получило высокую оценку летчиков.
Предварительное заключение о возможности эксплуатации самолета Су-17 в частях ВВС было утверждено Главкомом ВВС уже в июне 1970 года. Выдавая самолету "путевку в жизнь", заказчик руководствовался теми соображениями, что поступление новой машины в эксплуатацию станет большим шагом вперед, готовя личный состав к последующей широкой эксплуатации, а относительная легкость внедрения в серийное производство обеспечит быстрые сроки и небольшие затраты. Хорошие перспективы Су-17 обещал высокий потенциал модификационного развития машины с внедрением новшеств непосредственно в процессе серийного выпуска. В числе прочих новаций комиссия ВВС уже по результатам 1-го этапа госиспытаний указывала на отработку самолета с двигателем АЛ-21Ф с увеличенным запасом топлива, что и было реализовано в дальнейшем уже на следующей модификации самолета Су-17М.
Всего в ходе 1-го этапа госиспытаний на двух Су-17 были выполнены 198 полетов, из них 117 — по программе ГСИ. В числе прочих, по требованию военных, была проверена возможность взлета и посадки самолета с крылом в положении максимальной стреловидности, на случай возможной нештатной ситуации при отказе перекладки крыла. Выяснилось, что взлет и посадка в такой нештатной конфигурации возможны и доступны летчикам средней квалификации (в чем, собственно, никто и не сомневался — летали ведь так на Су- 7Б).