Однако «карьера» Су-7 как фронтового истребителя так и не состоялась: в 1958-59 гг. было построено немногим более 20 машин этого типа. Причины заключались в появлении истребителя МиГ-21, имевшего близкие характеристики. Имели место и «политические» мотивы: в производстве уже находился истребитель-перехватчик Су-9 и при массовом производстве фронтового истребителя Су-7 ОКБ П.О. Сухого фактически могло стать монопольным создателем всех тактических истребителей в стране.
Однако главной причиной прекращения выпуска Су-7 явилась необходимость в истребителе-бомбардировщике, способном нести тактическое ядерное оружие и осуществлять бомбометание с малых высот. Этот самолет, созданный на базе истребителя Су-7, и занял место последнего в сборочном цехе завода в Комсомольске-на-Амуре.
До конца 1950-х годов истребители-бомбардировщики, начиная с классического самолета этого класса Норт Америкен Р-51С «Мустанг», как правило, создавались на основе тактических истребителей. Так появились, в частности, первые американские истребители-бомбардировщики Норт Америкен F-86H «Сейбр» и F-100C «Супер Сейбр», способные нести тактическое ядерное оружие. Аналогичным путем пошли и в СССР.
В качестве базы для создания такого самолета наилучшим образом подходил Су-7 - тяжелая, достаточно живучая машина с мощным двигателем, имеющая значительные резервы для увеличения боевой нагрузки и установки нового бортового оборудования.
Задание на истребитель-бомбардировщик было дано ОКБ весной 1958 г., а в апреле 1959 г. опытная машина С22 - доработанный Су-7 - уже поднялась в воздух.
На самолете, получившем в серии обозначение Су-7Б, была удлинена носовая часть фюзеляжа, снабженная противопомпажными створками, автоматически открывающимися на сверхзвуковых скоростях. В крыле установили дополнительные топливные баки, значительно расширился комплекс вооружения, состоявший, помимо двух пушек НР-30, из бомб и НАР на четырех узлах внешней подвески. Истребитель-бомбардировщик имел ТРДФ АЛ-7Ф1 с 40% форсированием (1 х 9650 кгс). За счет применения более крупной форсажной камеры хвостовая часть самолета получила характерное «раздутие», что отличало этот самолет от истребителя Су-7.
В апреле 1959 г. начались летные испытания первого С22-1, построенного на серийном заводе. Зимой 1960 г. Су-7Б был передан на государственные испытания, а 24 января 1961 г. самолет был принят на вооружение советских ВВС.
Первые серийные истребители-бомбардировщики, в основном подобные самолету С-22-1, имели двигатель АЛ-7Ф1-100 и катапультное кресло КС-2. Начиная с 13-й серии самолеты стали оснащаться системой КС-1, обеспечивающей устойчивость работы двигателя при пуске неуправляемых ракет (ранее отмечались случаи остановки ТРДФ во время ракетного залпа). В дальнейшем была несколько изменена конструкция шасси: основные стойки были укорочены на 113 мм, а носовая стойка получило тормозное колесо. Катапультное кресло КС-2 было заменено на КС-2А, а для улучшения обзора вперед штангу ПВД сместили вправо. На верхней части фюзеляжа установили два обтекателя для проводки (ранее ее монтаж в плотно скомпонованном фюзеляже требовал от сборщиков поистине цирковой ловкости).
В 1962 г. был создан самолет Су-7БМ (С22-2), имеющий новую топливную систему с более емкими фюзеляжными и крыльевыми баками, двигатель АЛ-7Ф-150 (в дальнейшем - АЛ-7Ф1-200), усовершенствованное БРЭО (в частности, на борту появилась гировертикаль) и новое катапультное кресло КС-3. Впервые в СССР на серийном самолете в кабине была применена ночная подсветка красным цветом, способствующая (как считалось) быстрой адаптации зрения при переходе от наблюдения за приборами в кабине к восприятию закабинной обстановки. Была установлена система струйной защиты воздухозаборника, отбрасывающая мощным потоком воздуха пыль и мелкие камни. Усилия на ручке управления Су-7БМ были значительно снижены но сравнению с самолетами предыдущих серий, что существенно облегчало пилотирование опытному летчику, однако создавало угрозу для летчика средней квалификации, который легко мог «выскочить» в область недопустимых режимов.
Серийный выпуск Су-7БМ начался в 1963 г., сразу же после прекращения производства Су-7Б, и продолжался до 1965 г.