Летом 1964 г. в 393-й Гв.ИАП под Астраханью, до этого эксплуатировавший Су-9, были переданы первые серийные Су-11. Переход особых проблем не вызвал, и после проведения в полку первого этапа войсковых испытаний самолета, в первой половине 1965 г. в строй поступили все серийные Су-11. На них перевооружили два истребительных полка Московского округа ПВО: 790-й ИАП в Хотилово и 191-й ИАП в Ефремове. Проведенные в ОКБ Сухого и Люльки работы по доводке машины самым лучшим образом сказались на ее эксплуатационных качествах: по сравнению с Су-9 на Су-11 почти не было происшествий, чязанных с отказами материальной части. Вот один из примеров, наглядно иллюстрирующий возросшую надежность самолета. В 1968 г. в двигатель Су-11, пилотируемого летчиком 191-го полка к-ном А.И.Ямниковым, попала птица. Началась сильная тряска (позже на земле обнаружили значительные разрушения двух первых ступеней компрессора), однако АЛ-7Ф-2 продолжал работать, и пилот благополучно посадил машину.
Тактика применения Су-11 практически не отличалась от принятой для Су-9. Вместе с тем, несколько расширилась зона перехвата по высоте, т.к. за счет новых РЛС и ракет стала возможной атака целей, летящих с большим превышением (принижением). Интересно отметить, что КБП для Су-11 предусматривал и применение ракет Р-8М по наземным (морским) целям. Очевидно, таким образом военные пытались возместить недостаток в УР класса воздух-поверхность. На практике это вылилось лишь в экспериментальные работы с участием Су-9 и пусками РС-2УС по наземным целям, которые начались во второй половине 60-х гг. К этим испытаниям, кроме летчиков НИИ ВВС, привлекались и строевые пилоты. Так, в 1966 г. летчики 350-го ИАП (аэродром Белая) в ходе ежегодных стрельб на полигоне в районе оз. Балхаш проводили пуски ракет по наземным целям. Дальнейшего развития эта программа, равно как и оснащение перехватчиков бомбардировочным вооружением, не получила. А вот разработки военных ученых, касающиеся совершенствования тактики перехватчиков, нашли практическое воплощение. Например, в 1972 г. начал действовать новый КБП Су-9, в котором содержалась новая методика перехвата с типовыми профилями полета по потолкам, что обеспечивало наибольший возможный рубеж перехвата. С учетом опыта боевых действий во Вьетнаме и на Ближнем Востоке в этом документе уделялось повышенное внимание маневренному воздушному бою. Особого практического значения такой способ боевого применения не приобрел, т.к. комплекс вооружения Су-9 не был приспособлен для этого. Однако в некоторых частях, например, в Кировском, на этих самолетах отрабатывали даже групповые маневренные бои.
В частях, оснащенных перехватчиками Сухого, практиковались и такие элементы боевой подготовки, как перелеты на аэродромы передового базирования и рассредоточения. Например, в 14-й армии ПВО в марте 1966 г. провели экспериментальную переброску группы из двадцати Су-9 на ледовый аэродром в Тикси. Перелет проходил по маршруту: Купино (Омск)-Каменная Тунгуска-Норильск-Ха-танга-Тикси. Группу возглавлял начальник авиации 14-й армии п-к Волков. Технический состав и вооружение перехватчиков доставили в Заполярье на самолетах Ан-8. В 70-е гг. в 8-й армии отрабатывалось перебазирование Су-9 на аэродромы рассредоточения, характерной особенностью которых являлись ограниченные размеры ВПП. Так, авиаторы 179-го ИАП освоили находившийся недалеко от Стрыя аэродром Любша, длина полосы которого составляла 2200 м, а ширина всего 26 м (для сравнения: в Стрые -2500 м и 60 м соответственно). В 1975 г. в Любше произошел случай, хорошо иллюстрирующий, насколько непростым делом были полеты в тамошних условиях. Шла ночная летная смена, когда во время разбега самолета, пилотируемого Г.Никулиным, погасла одна сторона боковых огней ВПП. Су-9 отклонился по курсу всего на 1°, но этого оказалось достаточно, чтобы при отрыве зацепить подвесным баком за фонарь у края полосы. Бак был пробит, из него потек керосин, который попал в пламя форсажа. Последовавшая вспышка выглядела со стороны как взрыв, и наблюдавшие за этим уже мысленно попрощались с Никулиным. Но двигатель перехватчика продолжал реветь в темноте, и когда с КП запросили пилота, тот спокойно ответил, что на борту все в порядке – он даже не подозревал о случившемся! Инцидент завершился благополучной посадкой. Полученный в Любше опыт позволил летчикам 179-го ИАП в 1977 г. успешно освоить недавно построенный аэродром Попельня, расположенный в 80 км от Киева, который имел длину полосы 2300 м и ширину – 30 м. Первым там на Су-9 приземлился зам.командира эскадрильи к-н В.Т.Мартемьянов.
В воздухе Су-9 из 894-го ИАП
Су-9 of the 894th ИАП in flight