Передняя кабина Су-17УМ3.	Задняя кабина Су-17УМ3. Над приборной доской установлен пульт ввода отказов, служащий для их имитации в учебных полетах

Инструктор поднимается в кабину Су-17УМЗ. Для удобства доступа в заднюю кабину самолет оснащался стремянкой с площадкой-дорожкой, навешиваемой на борт фюзеляжа. Переяславка, 302-й апиб.

Первый опытный С-52У (№ 51-01, борт 35) вывели на испытания летом 1975 года. После доставки в Москву и наземной отработки самолета и его систем 15 августа 1975 года летчик-испытатель ОКБ В.А. Кречетов поднял "спарку" в воздух. Программа заводских летных испытаний, как уже делалось и раньше, была совмещена с совместными госиспытаниями. С начала 1976 года к испытаниям подключили следующую предсерийную машину № 51-02. Первый самолет преимущественно служил для снятия летно-технических характеристик, оценки устойчивости, управляемости, прочности конструкции и работы силовой установки, а также навигационного комплекса, радиооборудования и САУ-22М; на втором экземпляре определялись маневренные возможности, отрабатывался КН-23, прицельное оснащение и вооружение. Всего на первом этапе на двух машинах выполнили 151 полет. К марту 1976 года по итогам 77 зачетных полетов было выдано положительное заключение о возможности эксплуатации машины в строевых частях. Существенным явилось отсутствие каких-либо серьезных замечаний по пилотированию, связанных с изменением аэродинамики самолета (кроме разве незначительного ухудшения поведения машины на больших углах атаки из-за затенения вертикального оперения расширенной головной частью фюзеляжа). После устранения недостатков в том же году самолет пошел в серию под официальным названием Су-17УМ и стал поступать в ВВС.

Первый серийный самолет Су-17УМ был облетан уже в феврале 1976 года. Производство Су-17УМ продолжалось в период с 1976 по 1977 год, с выпуском 25 и 51 самолета, соответственно. Всего Комсомольский-на-Амуре авиационный завод (КААЗ, так с 1976 года стал называться ДМЗ) изготовил 76 машин этой модификации. Госиспытания самолета на этапе "Б" шли достаточно успешно - из 98 полетов 75 были зачетными, и завершились 6 мая 1977 года с рекомендацией к принятию на вооружение и серийному производству.

Машина № 51-01 оставалась в распоряжении ОКБ, послужив во многих испытательных программах. На ней отрабатывалось прицельное оборудование, а в апреле-мае 1979 года самолет использовался в испытаниях на сваливание и штопор, которые вели знаменитые испытатели-"штопористы" И.П. Волк и В.Г. Гордиенко. Они выполнили 22 полета, в ходе которых отработали 54 вывода на режим сваливания и 46 режимов нормального штопора. По итогам испытаний были выданы рекомендации строевым летчикам по особенностям поведения самолетов Су-17УМ и Су-17М3 на подобных режимах и технике пилотирования при выводе из штопора. В октябре-ноябре 1981 года машина № 51-01 вновь была задействована в сложной и небезопасной программе ЛИИ по исследованиям критических и штопорных режимов с теми же летчиками. Вторая опытная "спарка" № 51-02 завершила карьеру довольно быстро, в начале 1978 года ее списали и 30 марта перегнали в Киевское авиационное инженерное училище для использования в качестве учебного пособия.

В июле 1977 года было принято решение об оснащении новой модификации учебной машины оборудованием и рядом агрегатов, устанавливаемых на одноместном истребителе-бомбардировщике Су-17М3 (о нем речь пойдет ниже). Распоряжение было вполне обоснованным, поскольку Су-17М3 становился одной из массовых машин ВВС, а оснащение имевшихся «спарок» прежнего варианта новому истребителю-бомбардировщику не отвечало. К 7 апреля 1978 года одну из серийных "спарок" Су-17УМ (заводской номер 58-18) доработали, установив новое РЭО с Су-17M3. Для улучшения путевой устойчивости впоследствии увеличили площадь вертикального оперения, нарастив законцовку киля и установив подфюзеляжный гребень (по типу поздних Су-17М3, в ходе ремонтов их получали также уже выпущенные Су-17УМ). Самолет получил усовершенствованную систему автоматического управления САУ-22МУ-1 и новый пульт ввода отказов в задней кабине, со значительно большими возможностями по сравнению с аналогичным устройством на Су-17УМ. Изначально новые "спарки" комплектовались зеркалами заднего обзора в передней кабине, а последние серии получили и новый радиовысотомер.