到50年代初，155設計局（首席設計師阿爾喬姆•伊萬諾維奇•米高揚）在蘇聯已經成為實質上的殲擊機領域的壟斷者。雅科夫列夫（115設計局）的副人民委員職務被解除後，名人逐漸沒落，謝明·阿列克塞耶維奇·拉沃契金的301設計局越來越多地從事與火箭相關的課題，1949年底，帕維爾·奧西波維奇·蘇霍伊的134設計局被完全解散。MiG-15作為主要的，或者如當時所說的，只有一架（讀作：唯一的）前線殲擊機，在8（！）號系列飛機制造廠中開始生產製造，不久就被MiG-17取代。1952年，開始對SM/СМ系列（未來的MiG-19）的原型機進行試驗，在155設計局的待辦事項中，出現了新的И/I型飛機。似乎，米高揚實在是沒有值得的競爭對手！
在這個背景下，1953年5月帕維爾·奧西波維奇·蘇霍伊被任命為第1設計局總設計師職務的通報有些出乎意料。沒有一個人認真理解這一事件：行業領導人似乎已經開始了又一次的政治把戲，用另一個暫時從恥辱中恢復過來的總設計師替換一位已經不合心意的總設計師。然而，認真對待工作的帕維爾·奧西波維奇對第1設計局（前總設計師V·V·孔德拉季耶夫）建立用來仿製美國F-86 Sabre“佩刀”的原課題似乎不滿意。因此，根據與航空工業部達成的協議，蘇霍伊已於8月獲得一項政府命令，為新飛機的研製開闢了道路。為此，1953年11月，設計局終於獲得了一個生產基地：155設計局的一個分支機構，位於霍丁斯基油田的一個角落。過去，51設計局分配在此處，其總設計師是尼古拉·尼古拉耶維奇·波利卡爾波夫，而在1944-52年間是弗拉基米爾·尼古拉耶維奇·切洛梅。1954年2月，對蘇霍伊設計局和試驗工廠進行了重新編號，再次獲得航空工業部系統編號51，成為波利卡波夫榮譽的非自願繼承者。E·S·費爾斯納成為蘇霍伊的副職，不久後是N·G·齊林和V·A·阿里賓，分別負責動力裝置，機體和系統的工作。
重建後的設計局開始的工作主要有兩個方向：前線殲擊機和截擊(殲擊)機。經航空工業部委員會批准之後，這兩架飛機均按照蘇聯部長會議的08/05/1953決議正式佈置，它們每款都有兩個改型：後掠翼和三角翼。很快，空軍就釋出了兩架飛機的戰術技術要求。對於截擊機，規定了以下水平的飛行技術特性：最大速度1900-1950公里/小時；爬升到高度15,000米的時間2.0分鐘；實用升限19000-20000米；無/有副油箱的實際航程在高度10,000米上為1400/2250公里；內建武器是2門30毫米口徑的機關炮。
到1954年夏天，設計局已準備好了一個初步設計和具有後掠翼的С-3/S-3截擊機的實體模型，但該部認為這個課題的進一步研製是不適宜的，因此它被關閉了。到了秋天，他們準備了三角翼飛機不同改型的組合初步設計：T-1前線殲擊機和T-3截擊機。設計保護和實體模型委員會已於10月至11月成功通過，並且根據其結果佈置了兩個型號的製造，其中優先致力於T-1，而T-3的製造被視為次要任務。
為了縮短研製期限，兩架飛機之間的通用化程度很高，在製造С-1/S-1（後來著名的Su-7）的速度上同樣也領先於它們。計劃為這些飛機配備新型強大的АЛ-7Ф發動機（165設計局研製的“產品21”，總設計師A·M·留裡卡），聲稱加力推力10,000公斤力，最大推力7,500公斤力。硬殼式結構機身的橫截面為圓形，帶有一個機頭進氣道和一個長空氣通道，該空氣通道在駕駛艙區域分為2個風管。根據中央空氣動力學研究院（P·P·克拉西利希科夫小組）的建議，為機翼選擇了C9型對稱翼型，相對厚度約為6％，且前緣呈圓形。尾翼包括一個全動水平尾翼（ЦПГО）。向後推動開啟飛行員座艙蓋，並且在緊急逃生的情況下，應當將其用作飛行員座椅前面的防護屏（如原來在MiG-21F/PF上實現的）。在所有三個通道中均具有液壓助力器的控制系統是根據不可逆方案構造的。請注意，對當時的設計來說，包含了許多風險因素，例如，像薄三角形機翼和全動水平尾翼，高壓液壓系統，以不可逆方式接通的液壓助力器，銑切壁板的廣泛應用等。兩個不同改型之間的主要區別在於前機身（НЧФ）的結構。在T-1上，像在С-1/S-1上一樣，計劃安裝具有可移動中央圓錐體的可調進氣道，中央圓錐體能夠容納СРД-3 Град“克倫琴/冰雹”無線電測距儀的元件。在T-3截擊機的頭部應該分開安裝有15設計局研製的Алмаз“金剛石”雷達，15設計局是專業的17號科學研究所的分支機構（總設計師V·V·季霍米羅夫），其基本特徵是搜尋天線和瞄準天線的分開配置。這確定了截擊機前機身的幾何線型。在這裡，有必要安裝一個具有兩個固定的獨立天線整流罩的固定進氣道：用於搜尋的上部圓錐形和用於瞄準的下部半球形（請注意，當時對超音速進氣機構的佈局問題並沒有給予高度重視，只不過是對事物的認識能力不足而已）。在前線殲擊機上，機翼根部應當安裝3門30毫米口徑機關炮：一門在左側機翼，兩門在右側機翼，截擊機上只有2門，彈藥為每門65發炮彈。飛機提供了在兩個機翼下掛架上懸掛57毫米口徑無控航空火箭彈的可能性。T-1的設計工作於1954年12月完成，並於11月開始製造兩架原型機（一架用於飛行試驗，一架用於靜力試驗）。T-3的工作有些拖延，設計在5月就完成了，製造廠於1955年4月才開始製造原型機。T-3的施工設計和初步設計之間的原則性的差別是將大梁引入了機身承力佈局，即，過渡到半硬殼式機身新結構，同時在發動機艙中引入了第三個機身油箱。這是在航空工業部的要求下製造的，以確保在使用餾分組成擴大且密度較低的T-2或T-4型煤油時達到規定的航程。原型機燃油系統在內部油箱中的總容量增加到3180升（2600千克），還提供懸掛了兩個總容量為1000升（820千克）的副油箱。此外，訂貨方還對戰術技術要求進行了修正，根據蘇聯部長會議的30/12/1954決議，現在要求T-3飛機裝備K-7型（第134設計局，總設計師I·I·託羅波夫）和K-6型（第2設計局，總設計師彼得·德米特里維奇·格魯申）空對空制導導彈。
自1955年4月起，在專門分配的MiG-15殲擊教練機（改裝成飛行實驗室）上，對蘇霍伊設計局設計的彈射座椅進行了提前工廠試驗。人體模型的首次彈射試驗已經表明，使用座艙蓋來實施具有飛行員防護的選擇方案有多麼困難。結果，很快決定改用帶可拋座艙蓋的傳統方案。1956年，在MiG-15殲擊教練機和Yak-25上進行了新系統的工廠試驗，這使得為С-1/S-1和T-3飛機配備КС/KS（КС-1/KS-1）座椅原型機成為可能。
到1955年5月，該部改變了飛機制造的優先權：主要任務是製造T-3，到年底，T-1前線殲擊機的課題就完全結束了。由於這個緣故，為了T-3的製造（獲得了工廠代號“產品81”），決定使用被找到的T-1的半成品，順便說一句，該半成品已經處於裝配架組裝階段。為此，它不得不改造前機身，駕駛艙段和機翼前隔斷。到1955年底，用於靜力試驗的T-3原型機已完成製造。屆時，飛行原型機除了機翼的所有主要部件都已組裝完成，總體技術準備工作達到95％。由於交貨延遲，飛機上未安裝某些系統：Алмаз-3“金剛石-3”雷達，ПВУ-67瞄準具，設計用於使用K-6和K-7導彈以及СРЗО-2國家識別系統的裝置。在它們的前機身中安裝了監控記錄裝置（КЗА）和平衡配重。沒有安裝機關炮。配備的發動機出現了主要困難，165設計局沒有在指定期限以內進行臺架試驗，АЛ-7Ф飛行原型機的交貨時間也相應更改，此外，被查明，發動機本身相當重。
T-3飛行原型機的組裝於1956年3月完成，在4月初獲得了АЛ-7Ф發動機的原型機（21-09號）。4月22日至23日晚上，這架飛機被運送到飛行試驗研究所機場，製造廠的試飛站（ЛИС）裡。為了實施工廠試驗，在部長的命令下，任命了飛行技術維護組的全體成員：試飛員V·N·馬哈林（在這之前不久從空軍科學研究所借調到設計局），首席試驗工程師M·I·祖耶夫，機械師V·I·索博列夫和發動機機械員A·I·謝奇金。在一個月之內，在飛機上進行了地面除錯，檢查了裝置和系統的執行情況，以及試驗滑行。5月26日，星期六，經過長時間的等待之後，已經接近傍晚了，這是由於勘查無線電臺通訊故障而造成的，V·N·馬哈林首次將飛機飛上天空。不到一個月，6月24日，T-3和蘇霍伊設計局的另一架新飛機С-1/S-1一起，首次在圖什諾的航空展上公開展覽。
T-3的飛行試驗分多個階段進行，由於工作需要和更換髮動機而中斷。在第一階段，一直持續到1956年9月28日，飛機的主要飛行技術特性得以確定。完成了31次飛行，其中27次是根據試驗計劃進行的，確定了配備K-7掛架的飛機的特性，弄清楚了大迎角下的穩定性和操縱性，乃至完成了全速。在此期間的所有工作均由V·N·馬哈林進行，他第一次經歷了墜落，意味著這型飛機上的發動機在飛行中停車了。9月1日，恰好在執行尾旋任務的情況下，在從高度10,000米第二次進入時，由於壓氣機故障，發動機停車了。飛行員將飛機從尾旋中改出，僅僅在第5次嘗試下降飛行時，就能夠啟動АЛ-7Ф，此後，順利地讓飛機著陸了。
到10月底，發動機使用壽命用盡，T-3被送到設計局，直到1957年3月開始，在它上面完成了了許多改進。在飛機上安裝：Алмаз-3“鑽石-3”雷達和ПВУ-67瞄準和計算裝置，儘管未經受過試驗，但很快就從飛機上拆除了；К-7л導彈發射系統；無線電臺用Миндаль“巴丹杏”代替Дуб“橡樹”；СРЗО-2國家識別系統；擴大的減速傘艙；新的滑動式座艙蓋，等等。
由於缺乏新發動機，工廠試驗的第二階段開始大大拖延。他們僅僅在1957年3月8日重新開始。之後，飛行試驗研究所的試飛員V·M·普羅尼亞金和V·S·伊留申繼續飛行。夏季，飛機被轉場到了莫斯科州的第六試驗場弗拉基米羅夫卡，在那裡進行了К-7л系統的除錯試驗，包括真實的導彈發射和發動機熄火試驗。伊留申完成了飛行。在飛機返回飛行試驗研究所之後，從1957年9月20日至10月16日又繼續進行了1次試驗。由飛行員L·G·科比什，A·A·科茲諾夫和M·L·佩圖什科夫對其完成了考察飛行。