Истребитель-бомбардировщик Су-7Б, обладая рядом несомненных достоинств, имел и существенные недостатки, основным из которых являлась высокая посадочная скорость, затруднявшая эксплуатацию машины с полевых аэродромов. В то же время развитие авиационных и ракетных средств поражения (в частности, появление в конце 1950-х годов тактического ядерного оружия) делало, по мнению военных, выживание в полномасштабной войне боевых самолетов с низкими ВПХ весьма проблематичным. Поиски возможностей улучшения взлетно-посадочных характеристик машин фронтовой авиации в начале 1960-х годов велись по ряду направлений, наиболее перспективным из которых было признано применение крыла изменяемой стреловидности.

В начале 1960-х годов в ЦАГИ по предложению ГГ П. Красилыцикова, поддержанному ОКБ П.О. Сухого, был разработан проект оснащения самолета Су-7Б крылом, консольная часть которого (приблизительно с половины размаха) была способна менять угол стреловидности. При таком компоновочном решении практически неизменным сохранялся фюзеляж и центроплан исходной машины, а модернизация затрагивала лишь крыло. Размеры неподвижного центроплана определялись расположением основных стоек шасси самолета Су-7Б.

Предложенная П.О. Сухим и начальником бригады общих видов A.M. Поляковым компоновка позволяла решить и проблему устойчивости самолета на переходных режимах. Сохранение значительного по площади центроплана и выбранное расположение оси поворота консолей не приводили к значительному смещению центровки при перекладке крыла, оставляя продольную устойчивость в допустимых пределах во всем диапазоне скоростей и углов стреловидности. Минимальный угол стреловидности крыла, обеспечивающий хорошие ВПХ, был принят равным 30°, а максимальный оставлен таким же, как и у Су-7Б - 63°.

Работы по созданию нового самолета, первоначально получившего обозначение МС-19, были начаты в 1965 году. Главным конструктором машины 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 1964-1965 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 крыла приблизительно на 400 кг.

В ходе проектирования нового крыла, в соответствии с рекомендациями ЦАГИ, было решено применить, кроме использования закрылков на центроплане и консолях, механизацию передней кромки крыла.

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. Разработка новой машины, получившей обозначение С22И, заняла около одного года. 2 августа самолет, пилотируемый B.C. Ильюшиным, совершил свой первый полет, в ходе которого было выполнено несколько перекладок крыла. В дальнейшем на самолете летали, также, летчики-испытатели Е. Кукушев, С. Микоян, Н. Коровушкин и другие. Ведушим инженером по испытаниям являлся Л. Моисейчиков. Испытания, в целом, проходили достаточно успешно, что позволило 9 июля '1967 г. показать С22И на воздушном празднике в Тушино (машину 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 С22И - 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 должно было начаться в 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 установили два дополнительных узла внешней подвески, доведя их общее количество до шести.