Przewlekłe i nie do końca przezwyciężone problemu z integracją awioniki i uzbrojenia samolotu Suchoj Su-17M3 spowodowały, że jeszcze w marcu 1977 r. OKB Suchoja otrzymało zadanie budowy kolejnej wersji samolotu wyposażonej w zintegrowany kompleks celowniczo-nawigacyjny PrNK-54 Zaria. Na prototypy nowego samolotu, oznaczone S-54, przebudowano trzy seryjne Su-17M3. Oblot pierwszego prototypu wykonano w 1978 r. Próby państwowe Su-17M4 zrealizowano od 1980 do listopada 1982 r., samolot oficjalnie przyjęto do uzbrojenia we wrześniu 1983 r., choć produkcja seryjna była już uruchamiana od 1980 r. i do 1988 r. zbudowano 231 egz. Są to oficjalne dane producenta, podczas gdy prawdopodobnie liczba ta oscyluje w granicach 373 Su-17M4. W efekcie całkowita produkcja seryjna mogła się zamknąć nawet liczbą 2864 egz., a nie jak podaje producent- 2522 egz.

Zintegrowany kompleks celowniczo-nawigacyjny PrNK-54 uprościł pracę pilota i zwiększył dokładność nawigacji i ataku. Obiekty powierzchniowe o znanych koordynatach mogły być bombardowane w każdych warunkach atmosferycznych i o dowolnej porze doby. Unowocześniono też wyposażenie elektroniczne oraz rozszerzono asortyment uzbrojenia. W wyniku zbierania doświadczeń afgańskich, od 1984 r. Su-17M4 stopniowo doposażono w zwiększoną liczbę wyrzutni ASO-2W z flarami termicznymi. Od 1987 r. wprowadzono ulepszony model ASO-2WM, poprawiono opancerzenie spodu kadłuba samolotu itp. Analogiczne zmiany zrealizowano na Su-17M3, dodatkowo zabudowując na ich pokładzie RSDN-10. Część samolotów Su-17M4 ZSRR na własne potrzeby wykonał w odmianie rozpoznawczej. Obok zasobnika KKR-1 mogły one także przenosić także zmodyfikowany zasobnik KK-1T i zasobnik modułowy KKR-1/2 (KKR-2).

Samoloty Su-17M4 weszły na uzbrojenie wielu radzieckich pułków myśliwsko-bombowych. Były one używane na równi z Su-17M3. Stosowane były bojowo w czasie wojny w Afganistanie, wykonując loty rozpoznawcze i bombowe. W Afganistanie Su-17M4 poniosły jednak straty, m. in. zestrzelono samolot tego typu 06.07.1989 r.

W 1983 r. zapadła decyzja o skierowaniu na eksport najnowszych odmian Su-17, tj. Su-17M4 i Su-17UM3. Otrzymały one oznaczenia Su-22M4 (S-54K) i Su-22UM3K (S-52UM3K). Tym razem dysponowały one bazowym silnikiem AL-21F3, minimalnymi zmianami w elektronice i w praktyce pełnym asortymentem przenoszonych lotniczych środków rażenia dla sojuszników z Układu Warszawskiego, i tylko nieznacznie ograniczonym- dla pozostałych. Wg [4]- ogółem do 1990 r. wyprodukowano 166 Su-22M4 i 41 Su-22UM3K, według oficjalnych danych producenta, ale liczby te wydają się mało wiarygodne. Według przybliżonych danych faktycznie wyprodukowano około 347 Su-22M4 i 60 Su-22UM3K. Samolot Su-22M4 (S-54K został wybrany w pierwszej połowie lat 1980-tych przez Komitet Doradczy przy Dowództwie Układu Warszawskiego na standardową maszynę tej kategorii dla lotnictw państw Układu Warszawskiego i został zakupiony przez:
- Bułgarię,
- Czechosłowację- weszły na wyposażenie 47. pułku rozpoznawczego oraz pułków myśliwsko-bombowych: 6. i 22.,
- NRD- weszły na wyposażenie 77. pułku myśliwsko-bombowego oraz 28 pułku lotnictwa morskiego. Po zjednoczeniu Niemiec samoloty zostały przejęte przez Luftwaffe.,
- Węgry.
Samoloty eksportowe Su-22M4 (CSRS, NRD) były także przystosowane do przenoszenia zasobników rozpoznawczych KKR-1/ KKR-1T.

Poza Układem Warszawskim samoloty Su-22M4 otrzymały:
- Afganistan- dysponował nimi co najmniej jeden pułk. Używane były z dużą intensywnością do lotów bojowych i rozpoznawczych przeciw mudżahedinom,
- Irak- otrzymał ok. 36 Su-22M4K. Maszyny te wzięły udział w końcowej fazie wojny z Iranem.
Według niektórych źródeł, pewną ilość Su-22M4 otrzymała Syria i Wietnam.

W latach 1982-1984 podjęto próbę dalszej modernizacji samolotu. Konstruktor prowadzący Nikołaj Zyrin opracował projekt S-54N, w którym zamierzano zrezygnować ze skrzydła o zmiennej geometrii, zastępując je stałym o kącie skosu 45° z przykadłubowymi napływami. Samolot taki miałby mniejszą prędkość maksymalną (spadek z Ma 1,7 do Ma 1,2), ale miałby mniejszą masę startową i byłby znacznie zwrotniejszy. Postęp w aerodynamice pozwalał na zachowanie podobnych charakterystyk przy starcie i lądowaniu jak u samolotu o zmiennej geometrii skrzydeł. Z kolei zapas masy uzyskany w wyniku modernizacji można było wykorzystać na montaż nowego wyposażenia i zwiększenie zapasu paliwa. Do budowy prototypu jednak nie doszło, przedstawiciele wojska nie chcieli zgodzić się na spadek prędkości samolotu. Prace jednak trwały dalej, kolejny wariant oznaczony Su-17M5 (S-56) miał mieć stałe skrzydło, silnik dwuprzepływowy AL-31F o większym ciągu, a także nowe wyposażenie radioelektroniczne zapewniające przenoszenie nowych typów uzbrojenia m.in. pocisków rakietowych Ch-31A/P, Ch-59, Ch-35 oraz bomb kierowanych. Jednak produkcję samolotów na potrzeby Rosji zakończono i wszelkie prace nad modyfikacjami Su-17 wstrzymano. Zyrin odszedł na emeryturę, nowym konstruktorem prowadzącym Su-17 został Alieksandr Slieziew.

W pierwszych latach 1990-tych OKB Suchoja przedstawiło propozycję kompleksowej modernizacji zagranicznych samolotów Su-22M/M3/ M4, pod umownym oznaczeniem Su-22M5. Przewidywano m.in. zabudowę w stożku centralnym stacji radiolokacyjnej Komar/Kopjo, z j wyniesieniem stacji laserowej pod przód kadłuba, nowy procesor, wielofunkcyjne wyświetlacze ciekłokrystaliczne itp. W czasie wystawy ILA'94 w Berlinie, konstruktor generalny OKB Suchoja Michaił Simonow zapowiedział pokazanie zmodernizowanego Su-22M5, opracowanego w kooperacji francusko-rosyjskiej, na salonie Le Bourget w roku następnym, skończyło się jednak tylko na zapowiedzi. W kolejnych latach OKB Suchoja wielokrotnie ponawiało swoją ofertę dla indywidualnych użytkowników, ale ostatecznie do 2004 r. z nikim kontraktu na modernizację nie podpisano.

W Polsce.

Samolot Su-22 (S32M2K) oferowany był również dla lotnictwa polskiego, nie został jednak zakupiony, podobnie jak proponowany nam w 1983 r. Su-22M (S52K).

Polska była największym użytkownikiem samolotów Suchoj Su-22 wśród państw Układu Warszawskiego. W latach 1984-1988 dotarło do nas 90 maszyn typu Su-22M4 (serie 23, 24, 27, 28, 29, 30, 37, 38) oraz 20 dwumiejscowych samolotów szkolno-bojowych Su-22UM3K (S-52UM3K), posiadających także możliwość wykonywania w ograniczonym stopniu działań bojowych. Samoloty te weszły w Polsce na uzbrojenie: 6 pułku lotnictwa myśliwsko-bombowego z Piły, 8 plm-b z Mirosławca oraz 40 plm-b ze Świdwina, w których zastąpiły samoloty myśliwsko-szturmowe Lim-6M/Lim-6bis. Czwartym pułkiem, który maszyny te otrzymał był 7 pułk lotnictwa bombowo-rozpoznawczego bazujący w Powidzu, w którym Su-22M4 i Su-22UM3K uzupełniły samoloty myśliwsko-bombowe Suchoj Su-20MK. W dniu 31.12.1998 r. nastąpiło rozformowanie 6 plm-b i przekazanie jego sprzętu pozostałym pułkom.

W 1993 lub 1994 r. firmy z Izraela (koncern IAI) wystąpiły z propozycją modernizacji samolotów Su-22. Samolot byłby poddany kompleksowej modernizacji, otrzymałby nowe systemy nawigacyjne z GPS i żyroskopem laserowym, nowe wyposażenie kabiny pilota ze wskaźnikiem przeziernym, monitorami CRT itp., termowizyjny system obserwacji i kierowania uzbrojeniem, środki walki radioelektronicznej, a także środki łączności. Samoloty w wersji Su-22UM3K miały stać się maszynami rozpoznania i wskazywania celów i być wyposażone w kontener ze stacją radiolokacyjną obserwacji powierzchni ziemi/wody. Nowe wyposażenie pozwalałoby na zastosowanie nowych typów uzbrojenia. W 1995 r. z propozycją modernizacji wystąpiło OKB Suchoja wraz z francuską firmą Sextant Avionique. Jej istotą była poprawa własności bojowych samolotu i przystosowanie go do działań w każdych warunkach atmosferycznych. Zmodernizowany samolot mógłby dodatkowo przenosić bomby kierowane KAB 500T, pociski rakietowe powietrze-woda Ch-31A, a także powietrze-powietrze R-73, R-77 i R-27, oraz wybrane typy uzbrojenia produkcji zachodniej. Obie propozycje nie doczekały się realizacji.

W 1997 r. w służbie pozostawało ok. 80 Su-22M4 i ok. 15 Su-22UM3K. Kilkanaście samolotów utracono w ciągu ponad 10 lat ich intensywnej eksploatacji. W 1997 r. zaczęto na Su-22 montować nowy system swój-obcy produkowany w Radwarze na licencji francuskiej firmy Thomson, pięć Su-22 doraźnie przystosowano do przenoszenia zasobników rozpoznawczych KKR-1D używanych dotychczas przez (już wycofane) samoloty Su-20. W tym samym roku OKB Suchoja złożyła ponownie ofertę kompleksowej modernizacji samolotu. Samoloty miałyby posiadać zwiększoną żywotność płatowca, nową awionikę oraz wymienione systemy ostrzegania o opromieniowaniu i zainstalowany system aktywnych zakłóceń. W kolejnym etapie miałaby zostać przeprowadzona modernizacja kabiny oraz systemów uzbrojenia samolotu. Modyfikacje pozwoliłyby na dwukrotne zwiększenie efektywności wykorzystania dotychczasowego uzbrojenia i zastosowanie nowych np. bomb KAB-500Kr oraz pocisków powietrze-powietrze R-73 lub ich zachodnich odpowiedników. Przewidywano również montaż pokładowej stacji radiolokacyjnej: w stożku wlotowym lub w podwieszanych zasobnikach (system radiolokacyjny RLPK-22, wykorzystujący stację radiolokacyjną rodziny Kopjo). Samolot wyposażony w stację radiolokacyjną byłby optymalizowany do zwalczania celów morskich za pomocą kierowanych pocisków przeciwokrętowych. Stacja systemu RLPK-22 ma także możliwość wykrywania celów powietrznych i naprowadzania rakiet R-77 i R-27R. Również i ta modernizacja nie doczekała się realizacji.

1.01.2000 r. rozformowano dotychczasowe pułki tworząc w ich miejsce Bazy Lotnicze i eskadry lotnictwa taktycznego (podlegające Brygadom Lotnictwa Taktycznego). Su-22 otrzymały: 6 eskadra lotnictwa taktycznego z Powidza (powstała na bazie 7 plb-r), 7 elt z Powidza (powstała na bazie 7 plb-r), 8 elt z Mirosławca (powstała na bazie 8 plm-b), 39 elt ze Świdwina (powstała na bazie 40 plm-b) i 40 elt także ze Świdwina (powstała na bazie 40 plm-b). W końcu wrześniu 2002 r. Wojska Lotnicze i Obrony Powietrznej posiadały 78 Su-22M4 i 16 Su-22UM3K. W dniu 31.12.2003 r. rozformowano 39 elt ze Świdwina, jej sprzęt rozdysponowano.

W maju 2001 r. WZL nr 2 i izraelska firma IAI Lahav Division podpisały porozumienie o przygotowaniu demonstratora modernizacji samolotu Su-22M4. Propozycja adresowana była do Wojsk Lotniczych Obrony Powietrznej. Modernizacja miała na celu zmianę jego wyposażenia, pozwalającą na zwiększenie zdolności bojowych, umożliwiających wykonywanie misji w każdych warunkach atmosferycznych. Demonstrator modernizacji (wypożyczony z lotnictwa egzemplarz Su-22M4) był prezentowany we wrześniu 2001 r. na targach MSPO w Kielcach. Polskie lotnictwo z oferty jednak nie skorzystało.

Konstrukcja Su-22M4:
Jednomiejscowy średniopłat o zmiennej geometrii skrzydeł. Konstrukcja metalowa.
Skrzydło samolotu o konstrukcji całkowicie metalowej, półskorupowej. Konstrukcyjnie dzieli się na część ruchomą i nieruchomą. Część nieruchoma, o skosie krawędzi natarcia 63° podzielona jest konstrukcyjnie żebrami i dźwigarami na przedziały uzbrojenia, goleni podwozia głównego, noskowy, kesonowy i pusty. Na górne) powierzchni nieruchomej części skrzydła zabudowane są dwa grzebienie aerodynamiczne ustateczniające przepływ powietrza. Pod nieruchomą częścią skrzydła zabudowane są belki uzbrojenia. Na nieruchomej części skrzydeł zabudowane są klapy szczelinowe typu Fowler, które mają konstrukcję połskorupową. Zewnętrzna, ruchoma część skrzydła ma możliwość zmiany kąta skosu od 30° do 63°. Kąt skosu 30° wykorzystywany jest w czasie startu i lądowania oraz lotów z małą prędkością, kąt 45° wykorzystuje się do lotów z maksymalnym zasięgiem, kąty: 45° i 63° do lotów bojowych i wyższego pilotażu, kąt 63° do lotów z prędkością ponaddźwiękową. Płaszczyzny sterowania zabudowane na ruchomej części skrzydła to sloty i lotka. Obie konstrukcji metalowe), półskorupowej.
Kadłub ma konstrukcję połskorupową o przekroju kołowym. Konstrukcyjnie składa się z 58 wręg, pokrycia i podłużnic. Dodatkowymi, istotnymi elementami wchodzącymi strukturalnie w skład kadłuba są: przedstatecznik pionowy, stanowiący płynne przejście od owiewki grzbietowej do statecznika pionowego oraz pionowa powierzchnia ustateczniająca (w dolnej części kadłuba). Kabina zakryta, hermetyzowana. Wyposażona w fotel wyrzucany typu K-36 DM (w dwóch wersjach), który zapewnia bezpieczne opuszczenie samolotu podczas lotu i w czasie rozbiegu lub dobiegu, pod warunkiem, że prędkość samolotu przekracza 75 km/h.
Usterzenie poziome jest wykonane w układzie płytowym bez podziału na ster i statecznik. Konstrukcja metalowa, półskorupowa. Usterzenie pionowe konstrukcji metalowej, wykonane zostało w układzie klasycznym- nieruchomy statecznik i ruchomy ster kierunku. Statecznik podzielony jest konstrukcyjnie na trzy części: noskową, keson i końcówkę. Ster kierunku konstrukcji metalowej, pórskorupowej.
Podwozie w układzie trójpodporowym z kołem przednim. Samolot wyposażony w spadochron hamujący.

Uzbrojenie Su-22M4- 2 stałe działka NR-30 kal. 30 mm zamontowane w skrzydłach. Uzbrojenie podwieszane na 8 belkach nośnych, m.in.: kierowane pociski rakietowe klasy powietrze-powietrze R-60, kierowane pociski rakietowe klasy powietrze-ziemia Ch-25MP/MR/ML, Ch-29T/L, przeciwradiolokacyjny Ch-58. Niekierowane pociski rakietowe S-5 (192 szt.) w sześciu wyrzutniach UB-32A, S-8 (80 szt.) w czterech wyrzutniach B-6M, S-24 (6 szt.) na wyrzutniach APU-68UM3, S-25 (2 szt.) na wyrzutniach O-25. Zasobniki z działkami SPPU-22-01, bomby o masie 50-500 kg, zasobniki zapalające ZB-500, zasobniki bomb małych wagomiarów KM-GU-2, i wiele innych. Samolot był przystosowany do przenoszenia taktycznej broni jądrowej, w postaci dwóch bomb typu RN-28 o masie 300 kg lub RN-40 o masie 370 kg. Masa uzbrojenia podwieszanego- do 4000 kg.

Wyposażenie Su-17M4- radiostacja pokładowa R-862, magnetofon, system nawigacyjno-celowniczy PrNK-54, stacja podświetlania celów i pomiaru odległości Klon-54, system sterowania bronią SUO, radiotechniczny system bliskiej nawigacji RSBN-7S, radiotechniczny system dalekiej nawigacji RSDN-10, urządzenie rozpoznawcze SRO-2, stacja ostrzegania o opromieniowaniu, urządzenie aktywnej odpowiedzi, stacja zakłóceń aktywnych KDS, wyrzutnie flar termicznych ASO-2W, później ASO-2WM.
Podwieszane zasobniki rozpoznawcze: KKR-1, KKR-1T (w którym stację ogólnego rozpoznania radioelektronicznego SRS-9 zastąpiła SRS-13 Tangaż) oraz zasobnik modułowy KKR-1/2 (KKR-2) w którym stałym był moduł fotograficzny do zdjęć perspektywiczno-panoramicznych z aparatami AFA-39 i AP-402, natomiast moduły z kamerą telewizyjną Czibis lub Aist i przekazem obrazu w czasie realnym, termowizorem Zima i stacją Tangaż- były wymienne, w zależności od potrzeb bieżących.
Instalacje: elektryczna, pneumatyczna, hydrauliczna, tlenowa, klimatyzacyjno-ciśnieniowa kabiny, przeciwpożarowa,

Silnik- odrzutowy:
- Su-17M4- Lulka AL-21F3 o ciągu 76,49 kN bez dopalania i 109,8 kN z dopalaniem. Wg [6]- Lulka AL-21F3 o ciągu 78,0 kN bez dopalania i 111,5 kN z dopalaniem,
- Su-17M5 (S-56)- silnik dwuprzepływowy Lulka AL-31F o ciągu 76,45 kN bez dopalania i 122,55 kN z dopalaniem.

Dane techniczne Su-17M4 (wg [4]):
Rozpiętość x=30^o- 13,68 m, rozpiętość x=63^o- 10,025 m, długość całkowita- 19,026 m, długość kadłuba- 15,572 m, wysokość- 5,129 m, powierzchnia nośna x=30^o- 38,49 m², powierzchnia nośna x=63^o- 34,45 m².
Masa własna- 10 640 (wg [6]- 12 161) kg, masa startowa w konfiguracji gładkiej- 15 040 kg, masa startowa max- 19 400 kg.
Prędkość max (H=200 m)- 1350 km/h, prędkość max (H=11000 m)- 1850 km/h, prędkość minimalna- (wg [6]- 300) km/h, prędkość lądowania- 280-290 (wg [6]- 285) km/h, wnoszenie- 230 m/s, pułap- 15 400 (wg [6]- 15 200) m, zasięg z paliwem integralnym- 1615 km, zasięg ze zbiornikami dodatkowymi- 2650 (wg [6]- 2550) km.