Артиллерийское вооружение самолета по составу не отличалось от установленного на Су-17М2 – две встроенные НР-30 и два контейнера СППУ-22-01 с ГШ-23. С одной из серий самолета была реализована возможность ведения прицельного огня из СППУ в заднюю полусферу. Такая стрельба призвана была увеличить время огневого воздействия на цель, предохраняя самолет от попыток поразить его на выходе из атаки (подобно тому, как в годы войны прикрывали свой штурмовик стрелки при отходе от цели). Для стрельбы назад контейнеры через специальную переходную балку подвешивались на крайние крыльевые держатели "задом наперед". Стрельба в заднюю полусферу выполнялась с высоты горизонтального полета 40- 70 м при фиксированном отклонении пушек вниз на угол -20о. "В хвост", впрочем, никто на самом деле не целился: прицеливание выполнялось расчетным способом, для чего на подходе к цели после совмещения подвижной марки прицела с объектом атаки и нажатия боевой кнопки на ручке управления самолетом происходила задержка на 2,4 сек – время, при заданной скорости и высоте, потребное для прохода над целью и ее смещения в заднюю полусферу, после чего открывался огонь продолжительностью 1,6 сек, накрывавший цель короткой очередью. Для получения более-менее приемлемых результатов стрельбы от летчика требовалось строго сохранять курс и режим прямолинейного горизонтального полета, избегая каких-либо кренов (как и при прочих режимах огня из СППУ). Заводские летные испытания Су-17М3 со стрельбой в заднюю полусферу из контейнеров СППУ-22-01 были начаты Ю.А. Егоровым (от ОКБ) и А.Д. Ивановым (от ГНИКИ ВВС) 17 октября 1977 года и уже через два месяца, 16 декабря, были успешно завершены.
На Су-17М3 наконец-то была обеспечена возможность стрельбы из подвесных СППУ-22 предусмотренным следящим способом, с автоматическим слежением за целью. При этом стволы оружия после прицеливания и открытия огня по мере прохода над объектом атаки синхронно поворачивались вниз, оставаясь наведенными в одну точку, куда и укладывалась очередь (по крайней мере, теоретически…).
Комплекс вооружения для Су-17М3 создавался, прежде всего, с упором на расширение арсенала и повышение эффективности управляемого оружия. Для его установки и применения были введены новые узлы размещения ракетного вооружения: помимо крайних подкрыльевых узлов, под фюзеляжем появились еще две дополнительные точки подвески (No 1 р и 2р, где буква "р" расшифровывалась как "ракетные"), оборудованные по бортам несколько выше прежних фюзеляжных узлов с учетом больших габаритов новых изделий. На них крепились переходные балки для пусковых устройств АПУ-68УМ2 ракет Х-25. Система вооружения Су-17М3 обеспечивала транспортировку и пуск четырех ракет типа Х-25, подвешиваемых как на новые точки подвески, так и на крайние крыльевые. Однако из-за долгое время действовавшего запрета на использование Х-25 с новых подфюзеляжных узлов, количество применяемых в одном вылете ракет этого типа ограничивалось двумя. Причиной запрета "до особого указания" были опасения, что пуски ракет с мощным пороховым двигателем с фюзеляжных точек, где они сходили в опасной близости от входного устройства, могут привести к помпажу силовой установки самолета.
Фугасные авиабомбы ФАБ-250М-54, подвешенные на балочные держатели БДЗ-57М под фюзеляжем Су- 17'М3
Подфюзеляжная подвеска блока УБ-32А-73 на самолете Су-17М3
Те же переходные балки под фюзеляжем обеспечили подвеску на Су-17М3 двух (вместо одной на Су- 17М2) тяжелых ракет "воздух-поверхность" X-29Л с лазерной ГСН, принятых на вооружение в 1980 году. Сами дополнительные "ракетные" точки подвески на новых местах появились именно с учетом необходимости размещения на самолете достаточно габаритных тяжелых ракет, размерность которых (в первую очередь по размаху крыла, превышавшему метровую величину) делала неудобным использование имевшихся узлов. Опыт подвески Х-29 на Су-17М2, где не без проблем помещалась всего одна ракета, демонстрировал всю необходимость более радикального решения вопроса – размерное изделие с трудом удавалось подкатить к подфюзеляжному держателю, а на подвеске Х-29 едва не касалась земли. Присутствовала и другая, не менее существенная причина: низко висящие ракеты на нижних подфюзеляжных узлах находились непосредственно в следе от переднего колеса и при эксплуатации системы в плохую погоду стекла лазерных головок самонаведения забрызгивались водой и грязью с полосы, теряя прозрачность с соответственным ослаблением принимаемого сигнала и ухудшением работоспособности. Перенос пусковых установок ракет на новые, выше расположенные и разнесенные в стороны точки позволил снять остроту проблемы. Пуск ракет, после снятия упомянутого запрета на их применение, позволялось производить как по одной, так и залпом, при этом система управления ракетным оружием обеспечивала их сход с необходимой задержкой.
С 1979 года в арсенал Су-17М3 вошла модульная управляемая ракета C-25J1 (решение о ее разработке было принято в конце 1973 года), представлявшая собой НАР крупного калибра С-25-ОФМ с пристыкованным к ней блоком управления – лазерной головкой самонаведения, автопилотом, энергосистемой и аэродинамическими рулями. Интересной особенностью этой ракеты являлось то, что для обеспечения стабилизации ГСН по углу крена и предохранения от завала гироскопов блок управления был развязан относительно вращающегося в полете корпуса ракеты с помощью специального подшипникового узла; тем самым головка могла свободно проворачиваться относительно корпуса, оставаясь неподвижной по продольной оси в "земной" системе координат. Стопятидесятикилограммовая осколочно-фугасная боевая часть ракеты проникающего типа снабжалась взрывательным устройством с установкой из кабины летчика способа подрыва – с замедлением или мгновенным действием. Самолет мог нести две такие ракеты на крайних крыльевых балочных держателях.