Увеличение емкости топливной системы, применение нового двигателя и усовершенствование аэродинамики обеспечили повышение дальности полета на 2/3 по сравнению с самолетом Су-17. Разбег сократился на 15%. В то же время масса конструкционной модификации истребителя-бомбардировщика даже несколько уменьшилась.
Су-17М2
Су 17М2 в камуфляжной окраске
Позже из состава бортового оборудования исключили радиодальномер. Самолет получил новый прицел бомбометания с кабрирования ПБК-2КЛ и систему регистрации параметров полета САРПП-12ГМ.
За счет Добавления двух подфюзеляжных узлов внешней подвески масса вооружения была увеличена до 4000 кг (при сохранении его номенклатуры).
В декабре 1971 г. серийный Су-17М, пилотируемый летчиком-испытателем Е. Соловьевым, поднялся в воздух, а в 1973 г. был принят на вооружение.
Параллельно с Су-17М создавалась и его модификация, специально предназначенная для поставок на экспорт. Самолет С32МК (К -"коммерческий") получил новое название - Су-20. В соответствии с существовавшей тогда практикой, машина имела "ухудшенный" состав БРЭО. В частности, радиостанцию Р-832М заменили на старую Р-802И. Самолет имел и измененный состав вооружения, включающий управляемые ракеты класса воздух-воздух Р-Зс с тепловой головкой самонаведения (ТГС). Для обеспечения их применения, требующего знания дистанции до цели, в носовой части истребителя-бомбардировщика пришлось установить радиодальномер СРД-5МК "Квант", а аппаратуру линии наведения ракет Х-23 применить в контейнерном варианте. Подвесные пушечные установки СППУ-23 были заменены установками с неподвижным блоком стволов УПК-23 (боекомплект- по 230 снарядов). Первый полет Су-20 состоялся 15 декабря 1972 г. (летчик-испытатель-А. Исаков), серийное производство осуществлялось в 1973-76 гг.
На базе самолета Су-20 был создан другой экспортный вариант, снабженный неподвижным крылом, заимствованным из конструкции истребителя-бомбардировщика Су-7БКЛ. Предполагалось, что уменьшение массы планера в сочетании с ТРДФ АЛ-21Ф-3 позволят сохранить достаточно высокие летные характеристики машины при значительном снижении ее стоимости. Опытный самолет с неподвижным крылом был испытан в воздухе летчиком Кречетовым в 1973 г., однако дальнейшего продолжения эти работы в то время не получили.
В декабре 1973 г. на летные испытания вышел истребитель-бомбардировщик Су-17М2 (С42). Появление этой машины было обусловлено значительным прогрессом, достигнутым в области бортового прицельно-пилотажного оборудования и вооружения. В частности, в 1970-72 гг. для истребителей-бомбардировщиков МиГ-23Б создали комплект БРЭО, включающее лазерный дальномер "Фон" и навигационный комплект КН-23, обеспечивающий автоматический выход в район цели по запрограммированному маршруту. В 1972 г. дальномер "Фон" испытали и для Су-17 (прибор размещался в конусе воздухозаборника вместо лазерного дальномера).
Проектирование варианта Су-17М с новым оборудованием и вооружением было проведено в 1972 г. Самолет получил навигационный комплекс КН-23, лазерный дальномер "Фон", оптический прицел АСП-17, а так же комбинированный прицел бомбометания и стрельбы ПБК-3-17С. Это потребовало удлинения на 200 мм носовой части фюзеляжа уменьшения диаметра канала воздухозаборника (что, в свою очередь, вызвало расширение кабины летчика). На самолете установили небольшой форкиль. Несколько позже на истребителе-бомбардировщике разместили доплеровский измеритель скорости и сноса ДИСС-7, расположенный в обтекателе под воздухозаборником (этот вариант получил обозначение Су-17М2-Д). Аппаратуру системы наведения ракеты X-23, так же как и на Су-20, разместили в контейнере, который мог подвешиваться на правом внутреннем подкрыльевом узле (конус воздухозаборника занял лазерный дальномер). Другие изменения касались топливной системы (ее емкость увеличилась на 200 л., достигнув 2630 л.), а так же системы боевой живучести (система нейтрального газа в фюзеляжных топливных баках). Все это привело к утяжелению самолета на 400 кг, масса пустого Су-17М2 составила 10455 кг.

Су-17М2 в полете