Работы по созданию нового самолета, первоначально получившего обозначение МС-19, были начаты в 1965 г. Его главным конструктором стал Н. Зырин (после его ухода на пенсию всеми вопросами по дальнейшему развитию машины ведал С. Селезнев, ранее принимавший непосредственное участие в летных испытаниях Су-7 и Су-17).
Прототип самолета было решено строить на базе серийного истребителя-бомбардировщика Су-7БМ (в 1964-65 гг. этот самолет уже использовался в качестве опытного). Помимо разработки поворотных консолей и шарнира поворота крыла, потребовалось изменить и усилить конструкцию неподвижного центроплана. Серьезной проблемой явилось создание системы управления изменением стреловидности, состоящей из привода поворота консолей и устройства их синхронизации (первоначально предполагалась установка относительно простых гидроцилиндров, обеспечивающих два фиксированных положения крыла, соответствующих максимальной и минимальной стреловидности, однако в дальнейшем было решено обеспечить плавное изменение стреловидности при помощи двух гидромоторов, работающих (для большей надежности) от двух независимых гидросистем.
Усиление центроплана, установка поворотного шарнира и консолей привели к увеличению массы приблизительно на 400 кг.
В ходе проектирования нового крыла, в соответствии с рекомендациями ЦАГИ, было решено кроме использования закрылков на центроплане и консолях, применить механизацию передней кромки.
В 1965 г. в ОКБ провели рабочее проектирование самолета и передали чертежи в производство, в 1966 г. Су-7БМ подвергли доработке, установив новое крыло и внеся необходимые изменения в конструкцию фюзеляжа. 2 августа новая машина, получившая обозначение С22И, пилотируемая В. С. Ильюшиным, совершила свой первый полет, в ходе которого было выполнено несколько перекладок крыла. В дальнейшем на самолете летали летчики-испытатели Е. Куку-шев, С. Микоян, Н. Коровушкин и другие. Ведущим инженером по испытаниям был Л. Моисейчиков. Полеты, в целом, проходили достаточно успешно, что позволило 9 июля 1967 г. показать С22И на воздушном празднике в Домодедове (пилотировал Е. Кукушев).
Заводские испытания С22И завершились в конце 1967 г. Самолет продемонстрировал улучшенные взлетно-посадочные характеристики, а также несколько большую дальность и продолжительность полета (несмотря на уменьшение на 330 кг запаса топлива и увеличение до 9480 кг массы конструкции) по сравнению с исходным Су-7БМ. В целом, по мнению летчиков-испытателей, существенно упростилось управление самолетом на всех режимах полета (особенно - на взлетно-посадочных). Однако в ходе испытаний была выявлена довольно неприятная особенность - отсутствие предупредительной тряски на больших углах атаки.
В начале 1967 г. было принято решение о подготовке к серийному производству истребителя-бомбардировщика с изменяемой геометрией крыла, а в ноябре по итогам заводских испытаний вышло совместное постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, в соответствии с которым начало серийного производства нового самолета планировалось на 1969 г.
Самолеты опытной серии из 12 истребителей-бомбардировщиков С32 несколько отличались от С22И- была изменена топливная система, на фюзеляже появился
гаргрот, как на двухместном Су-7УБ (в нем размещались блоки аппаратуры и коммуникации), применено более совершенное БРЭО, на неподвижной части крыла разместили два дополнительных узла внешней подвески, доведя их общее количество до шести, на самолете установили усовершенствованные основные стойки шасси, допускающие возможность замены колес на лыжи при эксплуатации с мягких грунтов. Гидросистема, заимствованная у самолета Су-7Б, включающая силовую систему с рабочим давлением 210 кг/см2, а так же две бустерные системы с давлением 215 кг/см2, была несколько модернизирована: в состав силовой и первой бустерной систем включили по одному гидромотору привода поворота крыла.
Топливная система так же была аналогична примененной на Су-7Б, однако ее емкость сократилась до 2790 кг за счет уменьшения объема крыльев баков. Это потребовало увеличения числа подвесных топливных баков с двух до четырех (по 600 или 1150 л).
