Новый самолет, получивший обозначение Т6-2И, построенный на Новосибирском авиационном производственном объединении им. В.П. Чкалова, совершил первый полет 17 января 1970 г. (летчик-испытатель В.С Ильюшин). Под обозначением Су-24 этот истребитель-бомбардировщик (в дальнейшем переклассифицированный во фронтовой бомбардировщик) был запущен в серийное производство в 1972 г. Государственные испытания завершились в августе 1974 г. а первые Су-24 поступили в полки фронтовой авиации в конце того же года.
Су-24 стал вторым, после МиГ-25РБ, отечественным тактическим самолетом, оснащенным цифровым прицельно-навигационным комплексом (ПрНК).
Основным вооружением Су-24 для борьбы с наземными РЛС стала ракета Х-28. Для поражения малоразмерных целей самолет оснащался четырьмя УР класса «воздух-поверхность» Х-23 с радиокомандной системой наведения. Для ведения воздушного боя бомбардировщик мог нести две- четыре ракеты Р-13М или Р-60.
Серийное производство самолетов Су-24 продолжалось Новосибирским авиационным производственным объединением до 1983 г.
Почти сразу же после принятия Су-24 на вооружение начались работы по его модернизации, что было обусловлено как созданием новых средств ПЮ в США и странах НАТО, так и появлением в СССР нового бортового оборудования и вооружения. В апреле 1975 г. было принято решение о разработке фронтового бомбардировщика Су-24М. Опытный образец этой машины, самолет Т6-8М, переоборудованный из опытного Т6-8, совершил первый полет 24 июня 1977 г., а серийное производство новой модификации развернулось в Новосибирске уже в 1979 г. Основное отличие Су-24М от Су-24 заключалось в замене комплекса «Пума» на более совершенный и надежный ПрНК «Тигр», значительно повысивший точность бомбометания и стрельбы, а также обеспечивший применение новых высокоточных боеприпасов.
Вместо сложной в обслуживании жидкостной УР Х-28 в состав вооружения вошла твердотопливная противорадио-локационная ракета Х-58. В дальнейшем самолет получил и более совершенную УР Х-31П, способную бороться с наиболее мощными американскими ЗРК типа «Пэтриот».
Для поражения сильнозащищенных наземных целей Су-24 М может нести две УР Х-59 с телевизионным командным наведением, управляемые оператором с борта самолета по помехозащищенному радиоканалу.
Су-24М - первый отечественный тактический самолет, оснащенный системой дозаправки топливом в полете, убирающейся топливоприемник размещен перед фонарем кабины летчиков. В качестве заправщиков применяются самолеты Су-24М с подвешенными агрегатами УПA3 или специализированные самолеты Ил-78 и Ил-78М.
В 1985 г. начались работы и над более радикальной модернизацией бомбардировщика - самолетом Су-24 ММ с увеличенной на 2000 кг взлетной массой и повышенной дальностью полета за счет применения более экономичных двухконтурных двигателей АЛ-31Ф. Характерной чертой этой модификации был дополнительный, третий воздухозаборник размещенный над фюзеляжем (его появление было обусловлено большим расходом воздуха новыми двигателями). Однако программа Су-24 ММ не вышла из стадии проектных исследований.
В сентябре 1980 г. начались летные испытания самолета Т6МР гфототипа фронтового разведчика Су-24МР, принятого на вооружение в 1984 г. Первые самолеты этого типа начали поступать в строевые части зимой 1985 г.
В декабре 1979 г. совершил первый полет самолет радиоэлектронного противодействия Т6МП (Су-24МП), предназначенный для замены самолетов РЭП Як-281 III (выпущено 12 машин этого типа).
На базе бомбардировщика Су-24М был создан экспортный вариант - Су-24МК, имеющий несколько упрощенное БРЭО и вооружение. Серийное производство самолетов Су-24 всех модификаций завершено в 1993 г. Всего построено около 1200 самолетов Су-24, из них более 770 - Су-24М и его модификаций.
К концу 19% г. российская фронтовая авиация располагала 365 бомбардировщиками Су-24 и Су-24М, а также 80 разведчиками Су-24 MP и самолетами РЭБ Су-24МП. Кроме того, около 70 Су-24 и Су-24М, а также 25 Су-24МР и МП имелось в российском ВМФ.
ВВС Украины насчитывали около 250 Су-24 различных модификаций, 16 самолетов имелось у Азербайджана, 10 - у Алжира, 24 - у Ирака (большинство из них в настоящее время находится на территории Ирана), 12 - у Ирана, 15 - у Ливии и 20 - у Сирии. Несколько бомбардировщиков этого типа имеется в составе ВВС Казахстана и Узбекистана.
Предполагается, что самолеты Су-24 и Су-24М в составе ВВС России сохранятся и в следующем десятилетии. Им на замену должны прийти бомбардировщики нового поколения Су-34. Однако недостаточное финансирование может привести к задержке поступления на вооружение новых самолетов В этих условиях особое значение приобретает модернизация уже имеющейся техники. Направлениями дальнейшего совершенствования самолет Су-24 (Су-24М) являются оснащение его новым вооружением и БРЭО. Для модернизируемых самолетов (в том числе и Су-24) разработана навигационная система СНУ, объединяющая ИНС, приемник спутниковой навигации ГЛОНАСС/NAVSTAR, ЦВМ, трехмерную электронную базу географических данных, средства сопряжения с другим самолетным оборудованием. Система, интегрированная с БРЛС, оптоэлетронными системами, ИЛС, новыми кабинными многофункциональными цветными жидкокристаллическими дисплеями и другим уже имеющимся или вновь устанавливаемым бортовым оборудованием, обеспечивает возможность длительного маловысотного полета над равнинной местностью на высоте 30-50 м (на коротких участках -до 10-30 м). Управление самолета при маловысотном полете может осуществляться в автоматическом, директором или ручном режиме. Трехмерная цветная графическая цифровая «картинка» лежащей по курсу местности может вьгоодится на ИЛС или на мнгофункци-ональный кабинный дисплей, на другой дисплей выводится цветная цифровая карта.