Поскольку МиГ-15бис и МиГ-17 не могли нести ядерного оружия (до и обычного несли крайне мало), имели устаревшее прицельное оборудование, и радиус их действия составлял всего 120 км, а опытные бомбардировщики Як-26, Ту-98 и Ил-54, заданные Постановлением Совмина от 12 апреля 1954 года, уже не в полной мере устраивали заказчика, в 1956 году ВВС сформулировали новые ТТТ к перспективным фронтовым бомбардировщикам.
Новое задание требовало создание машин со скоростью 2200-3000 км/ч, потолком 20000-24000 м и дальностью полета 2500-3500 км при максимальной бомбовой нагрузке в 3000 кг. Главным оружием новых самолетов должна была стать ядерная бомба плюс большая скорость и высота полета, повышавшие выживаемость в условиях противодействия ПВО противника.
Нереальные требования к скорости и потолку новых бомбардировщиков привели к тому, что ОКБ А.Н. Туполева и B.C. Ильюшина впоследствии не продвинулись в деле их создания далее эскизных проектов. Разрабатываемый в ОКБ А.С. Яковлева фронтовой разведчик Як-32, который в перспективе можно было переделать в бомбардировщик, также не внушал руководству ВВС оптимизма, поскольку, по мнению Главкома ВВС, маршала авиации К.А. Вершинина, такая метаморфоза таила в себе самые разнообразные неожиданности.
На фоне этой картины успешные испытания нового истребителя П.О. Сухого позволяли рассчитывать на его использование и в ударном варианте, поскольку он практически не уступал бомбардировщику Як-26 в массе боевой нагрузки, в перспективе мог нести ядерное оружие, имел значительно большую скорость у земли и на высоте, а его дальность тогда оценивалась в 2000 км.
Исходя из этого, и понимая, что "синица в руках лучше, чем журавль в небе", руководство ВВС, за неимением лучшего, до выхода на испытания новых перспективных машин внесло в ГКАТ предложение о создании истребителя-бомбардировщика на базе Су-7, поскольку сравнительно тяжелая машина с мощным двигателем более подходила на эту роль, чем опытные микояновские истребители, способные поднять не более 500 кг боевой нагрузки.
Поскольку в ближайшее время альтернативы не было, 31 июля 1958 года вышло Постановление правительства, задающее ОКБ-51 разработку нового истребителя-бомбардировщика на базе истребителя Су-7. По согласованным с ВВС ТТТ максимальный вес боевой нагрузки самолета задавался в 2000 кг, а его номенклатура должна была состоять из бомб калибра до 500 кг, зажигательных баков и нескольких типов неуправляемых ракет. Машина должна была нести и специальную авиабомбу (так иносказательно именовались в документах ядерные боеприпасы).
Поскольку работы над таким самолетом в ОКБ-51 начались еще в конце 1956 года, его проектирование и постройка завершились уже к осени 1958 года. Опытный экземпляр истребителя-бомбардировщика С22-1 строился посредством доработки одного из первых серийных Су-7 с заводским номером 02-04 (вторая серия, четвертая машина, выпущена в начале 1958 года). Самолет оснащался двигателем АЛ-7Ф и изначально имел "узкую" хвостовую часть. В отличие от истребителя, С22-1 имел новую электроавтоматику управления вооружением, доработанный прицел, балочные держатели типа БДЗ-57.
Большой расход топлива двигателем и, как следствие, недостаточная дальность полета (около 900 км без ПТБ и вооружения у истребителя Су-7) потребовали увеличить запас топлива. В дополнение к фюзеляжным мягким бакам, в "пустовавшем" до этого крыле организовали гермоотсеки (по одному в каждой консоли) емкостью по 400 л керосина каждый. Кроме увеличения объема топливной системы, это нововведение разгрузило крыло, в результате чего под него можно было подвешивать больше вооружения. Для компенсации возросшего взлетного веса шасси самолета было усилено, а основные стойки получили увеличенные колеса (880x230 против 800x200 у истребителя) в результате чего стояночный угол машины между строительной горизонталью фюзеляжа и землей стал отрицательным. В связи с установкой новых колес ниши шасси, их створки и фюзеляж самолета в местах их уборки были доработаны.
Несмотря на готовность С22-1 , его первый полет был отложен из-за внесения в его конструкцию изменений, к тому времени успешно испытанных на серийных Су-7 и опытном С-41. Машина получила противопомпажные створки и новый подвижный конус с системой ЭСУВ-1, ВЗ с острой передней кромкой, катапультируемое кресло КС-2. Эти работы были завершены в феврале 1959 года, и после наземных отработок в марте С22-1 совершил первый полет. К этому времени в серии уже находился более мощный и совершенный АЛ-7Ф-1-50 (а на подходе была его модификация с ресурсом в 100 часов), который и было решено установить на самолет. Доработки заключались в замене ТРДФ и хвостовой части фюзеляжа, после чего 24 апреля 1959 года летчик-испытатель ОКБ-51 Е.С. Соловьев поднял С22-1 в воздух уже с новым "сердцем". Заводские испытания, в которых участвовали летчики-испытатели Е.С. Соловьев и А.А. Кознов, продолжались до сентября 1959 года. На этом этапе оценивались летно-технические (ЛТХ) характеристики и вооружение истребителя-бомбардировщика.
В ходе этих работ вновь проявил себя помпаж двигателя, в основном происходящий во время пуска НАРС. Газовый след продуктов сгорания твердого топлива ракет попадал в ВЗ двигателя, в результате чего средняя температура воздуха перед ТРДФ увеличивалась на 40-400°С при стрельбе НАРС АРС-212М или С-24 и на 5-40°С при пусках менее мощных С-ЗК. При этом темп роста температуры составлял от 80 до 300°С в секунду. Столь резкий бросок температуры значительно снижал величину запаса устойчивости двигателя, что приводило к его помпажу. В одном из полетов по программе после залпового пуска четырех С-24 двигатель самолета остановился. Е.С. Соловьев после нескольких неудачных попыток его запуска благодаря запасу высоты смог аварийно посадить С22-1. На залповый пуск НАРС временно были наложены ограничения (стрельба разрешалась только на установившемся режиме малого газа), а в ОКБ приступили к работам по созданию системы защиты двигателя от заглохания.
