Серийное производство Т-43 с РЛС типа ЦД-30 и управляемым воздухозаборником было развернуто в Новосибирске сразу по окончании выпуска партии машин ПТ-8. Образцом для серии стал самолет №02-10. При этом Т-43 получил новый внутризаводской шифр изделие 34. Заводские летчики Т.Т.Лысенко, Б.З.Попков и др. в 1958 г. освоили новый самолет и с осени приступили к приемосдаточным испытаниям. В связи с аварийным состоянием заводской ВПП самолеты в первом же полете перегоняли на аэродром Толмачево, где и проходили испытания. Работа заводских летчиков была ничуть не легче, чем у их коллег из ОКБ: в течение 1959 г. при облетах серийных Т-43 было зафиксировано 5 летных происшествий, в т.ч. два из-за отказов двигателей. В обоих случаях летчики В.А.Богданов и Ю.Н.Харченко сумели посадить машины на вынужденную. В тот же период испытатель военной приемки В.П.Круглов сажал самолет с невыпу-стившейся левой основной опорой шасси. 19 ноября остановка двигателя произошла на перехватчике, пилотируемом заводским летчиком А.Д.Дворянчиковым. На этот раз вынужденная посадка окончилась трагически – пилот погиб. В 1960 г. во время заводских испытаний была потеряна еще одна машина, на этот раз летчик-испытатель В.Т.Выломов остался жив, благополучно покинув самолет.
В Новосибирске Су-9 выпускались с 1958 по 1962 г. Кроме того, производство самолета параллельно с Ил-18 развернули на московском заводе №30 (ныне МАПО), где перехватчику Сухого присвоили собственный индекс изделие 10. С завода №153 туда передали полный комплект рабочей документации и агрегаты самолетов, из которых к середине 1959 г. москвичи собрали первые две предсерийные машины. Со следующего года серийное производство Су-9 на тридцатке было развернуто в полном объеме и продолжалось до 1961 г. Всего на обоих предприятиях построили чуть более тысячи Су-9.
В ходе выпуска самолет постепенно дорабатывался, его окончательная конфигурация дана в техописании. Несмотря на то, что наиболее существенные изменения внедрили в производство быстро, некоторое количество ранних машин попало в строевые части. В августе 1961 г. они были либо сняты с эксплуатации, либо доработаны по бюллетеням.
В 1960-1961 гг. на опытных Т43-2 и Т43-15 установили модифицированный вариант РЛС ЦД-ЗОТП, но серийные машины остались с ЦД-30. В 1963-1964 гг. на двух Су-9 в качестве аварийного источника электроэнергии опробовали выдвижной в поток турбогенератор АТГ-2, размещенный в отсеке тормозного парашюта, который, в свою очередь, перенесли под обрез руля направления. Эта доработка на строевых машинах не выполнялась. На опытном Т43-17 прошел проверку новый комплект БРЭО, внедренный позднее на Су-11. В 1963 г. на двух Су-9 провели испытания по базированию на грунтовые ВПП, и в результате летчики строевых частей получили конкретные рекомендации по работе с таких аэродромов. В конце 60-х гг. весь парк Су-9 был оборудован системой автоматической регистрации параметров полета САРПП-12. Кроме того, на всех самолетах произвели замену ПВД-5 на унифицированный ПВД-18, дававший меньшую погрешность при определении высоты полета.
Опытный У43-1. На врезке – фонарь кабины после доработок
У43-1 test aircraft. Little photo: canopy after revisions
Много внимания уделялось развитию вооружения перехватчика. С начала 1961 г. на Т43-5 и Т43-12 шли испытания подвески на законцовках крыла ракет К-13 с тепловыми ГСН. Однако строевые машины решили дооснастить ракетами К-55, представлявшими собой модификацию РС-2УС (К-5МС) с ГСН того же типа. Испытания по этой тематике из-за неотработанности ракеты сильно затянулись и завершились только в 1967 г. При принятии на вооружение К-55 получила официальное обозначение Р-55, а доработанный вариант РЛС – РП-9УК. В 1966-1967 гг. на двух серийных самолетах прошли заводские и государственные испытания бомбардировочного вооружения для Су-9. Для эксплуатации в строю был рекомендован смешанный вариант: 2хФАБ-250 + 2хРС-2УС. В конце 60-х -начале 70-х гг. на Су-9 опробовали пушечные контейнеры УПК-23-250. Контейнер подвешивался взамен одного ПТБ, при этом второй бак тоже снимался. Программа испытаний, проведенная в ГК НИИ ВВС, в которой участвовали летчики С.А.Лаврентьев, В.В.Мигу-нов, В.К.Рябий, включала стрельбы по парашютным мишеням, Ла-17 и наземным целям. И хотя такое вооружение оказалось для самолета отнюдь не лишним, но т.к. без ПТБ уменьшался радиус полета, применение пушечных контейнеров на Су-9 не получило распространения.
До конца 60-х гг., когда на вооружение стали поступать МиГ-25, Су-9 оставался самым скоростным и высотным боевым самолетом в СССР. Этот факт подтверждала и серия рекордов, установленных на самолетах типа Т-43 в 1959-1962 гг. Толчок этому дали рекордные полеты, выполненные летом 1958 г. американцами на F-104 Starfighter. Уже осенью Ильюшин на самолете Т43-1 начал тренировки по достижению динамического потолка, но в то время до установления рекордов дело так и не дошло, т.к. при выполнении очередного полета на высоте около 24 км разрушилось остекление фонаря, и Владимиру Сергеевичу пришлось пережить несколько весьма неприятных мгновений. До выяснения причин Сухой распорядился приостановить выполнение программы. Вскоре выяснилось, что ранее на самолете выполняли испытания по замеру нагрузок на фонаре, для чего он был дренирован, а после их окончания эти отверстия заделали…