В марте 1966 г. эскизный проект был закончен и представлен на рассмотрение в ВВС и МАП.
От Министерства авиационной промышленности программу Т-4 вел заместитель начальника Главного управления номер один - Э.В. Литарев.
Параллельно с разработчиками был согласован и утвержден Министерством авиационной промышленности укрупненный график создания комплекса Т-4.
В 1966 г. было закончено предварительное проектирование и начат выпуск рабочих чертежей самолета.
После полученных замечаний по эскизному проекту в ОКБ была начата его доработка.
На самолете с диаметром фюзеляжа, равным 2 м, выступающий фонарь создавал большое лобовое сопротивление. Поэтому было решено применить отклоняемую НЧФ. При полете на высоте 22-24 км видимости как таковой нет, вокруг черное небо, поэтому носовая часть поднята,и полет идет по приборам, а при посадке она отклоняется и летчик получает превосходный обзор из кабины.
Лобовое стекло кабины имело большие размеры, и за это в ОКБ его прозвали "троллейбусным". В ОКБ П.О. Сухого отклоняемой НЧФ занимался С.С. Балаховский.
Идея поворотной носовой части самолета была встречена в штыки военными и только с помощью В.С. Ильюшина, который сразу принял эту новинку, удалось убедить ВВС, что это не мешает летчику. Но одновременно с этим В.С. Ильюшин настоял на установке перископа, для обзора вперед, на случай аварийной блокировки механизма отклонения носовой части.
В результате проведенной доработки получилась компоновка всем известной сейчас машины Т-4. Аэродинамический облик самолета был определен окончательно.
Сразу же после завершения эскизного проекта в конструкторском бюро приступили к созданию натурного макета. В том же году был закончен выпуск чертежей и начато изготовление силами ТМЗ стендов элевонов и переднего горизонтального оперения для отработки систем управления.
Большой объем исследований проводился на летающих лабораториях, созданных на базе серийных машин.
Так для изучения влияния геометрической крутки крыла на аэродинамические характеристики крыла с отогнутым носком и зависающими элевонами были созданы две летающие лаборатории на базе самолета Су-9 (получили обозначения "100 Л-Г И "100 Л-2" соответственно), на которых было установлено крыло сложной формы в плане с корневым наплывом, острносым профилем, подобное крылу самолета Т-4 без отгиба носовой части крыла,и самолета Су-15 с отогнутым носком крыла и отклоняющимися закрылками. В частности, на летающей лаборатории "100 Л-1" было выполнено более 20 полетов, а на машине "100 Л-2" завершен этап летных испытаний. Выполнено 15 полетов.
На базе самолета Су-7У в ОКБ была спроектирована летающая лаборатория "100ЛДУ" для проведения летной оценки особенностей пилотирования и характеристик управляемости самолета Т-4 с системой дистанционного управления. Для снижения продольной статической устойчивости и достижения управляемости летающей лабораторией самолет Су-7У был оборудован "дестабилизатором" - двумя горизонтальными поверхностями, расположенными в носовой части. ЛЛ "100ЛДУ" позволила до начала полетов самолета Т-4 провести натурную оценку и отработку устойчивости и управляемости с системой дистанционного управления. Большая работа по разработке и оборудованию "100ЛДУ" была проведена ведущим конструктором ОКБ В.А. Наумовым. Оценкой результатов полетов занимался В.Б. Гутник. Ведущим инженером по испытаниям от ЛИИ был Б.В. Бурцев.
В декабре 1966 г. в сроки, установленные заказчиком, ОКБ П.О. Сухого предъявило ВВС макет ударно-разведывательного самолета Т-4. Приказом главнокомандующего ВВС была назначена макетная комиссия, которая с 17 января по 2 февраля 1967 г. рассмотрела макет самолета, состав бортового радиоэлектронного оборудования, вооружения и летно-технические характеристики самолета.
Самолет Т-4 на макетной комиссии рассматривался в двух вариантах - ударном и разведывательном. Указанные варианты самолета могли реализовываться путем установки съемного вооружения и оборудования на единый самолет- носитель, причем средства разведки планировалось разместить в подвесных сменных контейнерах и на борту самолета.