В 1958 году машина вновь подверглась модернизации – на ней установили новую БРЛС-"ОРЕЛ". Это привело к увеличению размеров носовой части фюзеляжа. изменению состава оборудования. Масса самолета увеличилась, и двигатель был заменен на АЛ-7Ф-2 с тягой на форсажном режиме до 10100 кгс. В состав вооружения вошли две управляемые ракеты Р-8 класса "воздух-воздух". одна – с тепловой головкой самонаведения (ТГО другая – с радиолокационной (РГС). Самолет получил индекс Т-47, и с 1962 года серийные перехватчики Су-11 (по коду НАТО – Flshpot С) стали поступать в части авиации ПВО.
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, в на второй проводились исследования двухдвигательной схемы, в частности – отработка сопловой части фюзеляжа. Результаты этих экспериментов легли в основу созданий нового самолета. 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 Сергея Константиновича Туманского. с тягой на фор сажном 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, площадью 34.56 м
Шасси самолета состояло из убираемой в фюзеляж передней стойки, снабженной самоориентирующимся тормозным колесом размером 660x200 мм. и главных стоек с одинарными тормозными колесами размером 880x230 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 (гидр и усилителей). включенных по необратимой схеме и установленных вблизи органов управления – стабилизатора, элеронов и руля направления. Четыре автономные гидравлические системы с рабочим давлением 210-215 кгс/см
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.