Число точек подвески вооружения увеличили до восьми, добавив два подфюзеляжных пилона. Кроме того, обеспечили установку многозамковых балочных держателей МБДЗ-У6-68, благодаря которым на шести узлах можно было подвесить до восьми бомб калибром 500 кг, десять бомб по 250 кг либо 20 по 100 кг. Грузоподъемность внутренних подкрыльевых пилонов выросла с 250 до 500 кг. На Су-17М ввели возможность поочередного сброса бомб с интервалами 0,2; 0,3; 0,4 с. Число подвешиваемых ядерных бомб увеличили с одной до двух. Общая бомбовая нагрузка выросла до 4000 кг.
Обновили оборудование. Вместо АРК-10 установили АРК-15. В системе кондиционирования увеличили запас спирто-водной смеси (на сленге техперсонала – «Массандра») с 6 до 20 л, что со стороны личного состава ИАС было встречено весьма положительно. Служить стало веселее. Однако во время заливания смеси в горловину бачка из большой канистры стали часто происходить проливы – страшное безобразие. «Массандра» проливалась прямо на балочный держатель, и, если на нем висел блок с НАР УБ-32 или Б-8, спирт с водой попадал аккурат в электроразъем блока. Ножки разъема начинали корродировать, и со временем на них появлялось паразитное напряжение от 10 до 27 В, что могло привести к непроизвольным пускам ракет на земле.
От трех гидросистем отказались и сделали две новые. Обе обслуживали всех потребителей на борту, причем вторая, благодаря наличию специальной насосной станции, сохраняла работоспособность при остановке двигателя и считалась дублирующей. НаСу-17М выпуска 1972 г. так же, как и на Су-17, в,системе управления стабилизатором устанавливали бустеры БУ-220. Мощность этого бустера была недостаточной, и на больших скоростях возникал упор ручки управления, из-за чего максимальная приборная скорость ограничивалась 1300 км/ч. Начиная с 1973 г., на самолеты стали устанавливать бустеры БУ-250, усилия на их штоке стали в 1,5 раза больше, чем БУ-220. Благодаря этому ограничение максимальной приборной скорости у Су-17М сместилось в большую сторону – 1350 км/ч. Теперь новая граница определялась только прочностью конструкции.
Установили однокупольную парашютную систему, что незначительно увеличило дистанцию пробега, примерно на 50 м. Максимальная посадочная масса выросла с 11650 кг до 12000 кг. Прочность конструкции самолета позволяла садить машину с весом на много большим – 14000 кг, но число таких посадок не должно было превышать 3% от общего числа.
Первый Су-17М N9 5101 поднялся в воздух 28 декабря 1971 г. В следующем году начались испытания самолета. 30 июня 1972 г. произошла авария со вторым опытным образцом. Пилот Э.М. Колков катапультировался. Причиной аварии стала раскачка самолета по тангажу из-за неисправности в системе управления. Это не повлияло на ход работ, и машина пошла в серию. Производство продолжалось до 1975 г. Всего построили 251 самолет.
Всеобщее мнение о Су-17М было положительным, ведь он показал кардинальное улучшение всех летных и маневренных характеристик по сравнению с предыдущей модификацией. Например, время разгона без подвесок на высоте 200 м от приборной скорости 600 км/ч до 1100 км/ч уменьшилось на 10 с. У самолета Су-17 наибольшая перегрузка установившегося виража без подвесок на форсаже, при стреловидности крыла 45', на Н = 5000 м была меньше 3,9, а у Су-17М при тех же условиях она достигла 4,4.
В 1972 г. ОКБ Сухого приступило к работе над экспортной модификацией Су-17М, которая создавалась в двух вариантах; с неподвижным крылом и с КИС.
Оба самолета были построены и испытаны, но в серию пошел последний, более современный вариант, под обозначением С-32МК ИЛИ Су-20. Его опытный образец облетали 15 декабря 1972 г. Серийное производство началось в 1973 г. Всего построили 140 самолетов, которые поставили в Египет, Сирию, Польшу и Ирак. В отличие от базового варианта Су-20 нес 2-4 ракеты класса «воздух-воздух» Р-ЗС. Оборудование машин, поставляемых на Ближний Восток, соответствовало Су- 7БМК, а польских – советским Су-17М, вплоть до спецвооружения. Конечно, ядерные бомбы полякам не передавали, но в случае войны они могли их получить и применить.