Во второй половине 1936 г., по заданию ГУАП, конструкторские коллективы Н.Н. Поликарпова, И.Г. Немана, С.В. Ильюшина, С.А. Кочеригина, Д.П. Григоровича и П.О. Сухого провели предварительные изыскания по одномоторным эскизным проектам штурмовиков-разведчиков.
Комиссия ГУАП посчитала целесообразным построить машину в трех вариантах: дюралевой, на базе американских конструкций и технологий, деревянной и смешанной конструкции. По каждому из вариантов были назначены главные конструкторы: П.О. Сухой (ЗОК ЦАГИ), И.Г. Неман (завод №135), Н.Н. Поликарпов (завод №21).
Су-2 находился в серийном производстве с 1940 по 1942 гг. Всего заводами №№31, 135, 207 было выпущено 912 самолетов Су-2 разных модификаций, которые в качестве ближних бомбардировщиков, разведчиков и корректировщиков артогня принимали активное участие в боевых действиях начального периода Великой Отечественной войны, под Сталинградом и на других фронтах, вплоть до 1944 г.
Су-1 и Су-3 были построены в единственном экземпляре, проходили испытания, прекращенные весной 1942 г. из-за недоведенности турбокомпрессоров
Коллектив, возглавляемый П.О. Сухим, первым справился с поставленной задачей, и 25 августа 1937 г. М.М. Громов поднял новый самолет, получивший обозначение «Сталинское задание» (СЗ-1), «Иванов», ББ-1.
В 1938 г. СЗ-З (вариант с двигателем воздушного охлаждения М-87) успешно прошел заводские испытания и был предъявлен на совместные Государственные испытания, однако, еще до их завершения Наркомы Обороны и авиапромышленности обратились в Комитет Обороны (КО) с просьбой принять этот самолет на вооружение РККА.
Самолет ББ-1 внедрялся в серийное производство на Харьковском авиазаводе №135, в связи с чем весь коллектив конструкторского отдела во главе с П.О. Сухим переводился на завод №135, а П.О. Сухой назначался Главным конструктором этого завода. Кроме того, новому коллективу поручалось: провести модификацию самолета ББ-1 с мотором М-88, спроектировать и построить штурмовик-бомбардировщик ББ-2 с М-88, разработать эскизный проект одномоторного одноместного бронированного штурмовика, спроектировать и изготовить одноместный пушечный истребитель и др.
Это стало официальным подтверждением появления в Советском Союзе нового самостоятельного самолетостроительного ОКБ.
На новом месте коллектив ОКБ столкнулся с большими трудностями. Вместо обещанных 70 квартир людей разместили в гостиницах, условия жизни в которых не позволяли перевезти семьи, что негативно сказывалось на работе. И все же ББ-1 (с 1940 г. – Су-2) с мотором М-87А был запущен в серию, велись работы по его модификации с моторами М-88, М-63ТК, М-89, М-90, М-81 и АМ-37, совершенствовались конструкция, вооружение, улучшалась аэродинамика.
На заводе №135 началась разработка бронированного штурмовика ОБШ (с 1940 г. – Су-6) с мотором М-71, строились два опытных образца скоростного истребителя И-135 (с 1940 г. – Су-1 и Су-3).
В связи с успешным внедрением ББ-1 в серию, по просьбе П.О. Сухого, весь коллектив перевели в г. Калининград (ныне Королев) Московской области, где на базе КБ-29 организовали завод опытного самолетостроения с присвоением ему №289. И.О. Сухой стал Главным конструктором этого завода, а с ноября 1940 г. и его директором. На этом заводе велась постройка и подготовка к серии Су-2, строился одноместный бронированный штурмовик Су-6, проводились испытания первого опытного экземпляра истребителя Су-1 и опытного штурмовика-бомбардировщика (ШБ) ББ-2, велось проектирование самолета Су-4.
В октябре 1941 г. завод эвакуировали в г. Молотов (ныне Пермь) и объединили с эвакуированными заводами №№135, 207 и др. Но в начале 1942 г. завод №289 восстановили как самостоятельную единицу и на нем началось проектирование двухмоторного бронированного штурмовика Су-8, велась работа по подготовке и постройке двухместного Су-6.
С середины 1943 г. начинается реэвакуация завода №289. Местом его новой дислокации утвердили территорию бывшего завода №464 в г. Тушино Московской области, т.к. бывшая территория завода №289 в г. Калининграде в 1943 г. перешла в ведение ВВС КА с организацией там постоянной Центральной авиаремонтной базы ВВС.