В состав вооружения самолета вошли две ракеты Х-25 на двух пусковых АПУ-68УМ2, размещаемых на внешних подкрыльевых балочных держателях и две Р-60 на АПУ-60-1 на внутренних крыльевых точках. Это позволило осваивать на "спарке" практически весь набор упражнений из курса боевой подготовки ИБА, от пилотажа до боевого применения с использованием всех средств поражения. Кроме Р-60, самолет мог применять и модернизированные Р-60М.

В таком виде обновленный С-52УМ3 21 сентября 1978 года совершил под управлением летчика-испытателя Ю.А. Егорова первый полет, а с конца года был начат его серийный выпуск под обозначением Су-17УМ3. В ходе выпуска "спарка" комплектовалась усовершенствованными прицелами, дорабатывалась арматура кабин. Вносились и другие мелкие изменения. Программа летно-конструкторских испытаний самолета, начатая в октябре того же года, была закончена только двумя годами спустя, в октябре 1980 года. Задержка имела причиной крайне высокую загруженность ОКБ работами по Су-27, на что тогда были направлены буквально все силы, да и заказчик относился к работам по доводке "спарки" с прохладцей, полагая, что уже освоенные системы не должны принести особых сложностей. Тем не менее, только на проведение заводских испытаний потребовалось провести 139 полетов. После столь продолжительной доводки Госиспытания удалось провести в сжатые сроки, с 22 мая по 30 декабря 1980 года с проведением 59 полетов. Предварительное заключение о возможности эксплуатации было выдано годом раньше, в конце 1979 года.

Посадка Су- 17УМЗ, оснащенного кассетами АСО-2В в обтекателях, установленных на хвостовой части фюзеляжа

В производстве новая модификация сменила прежние "спарки" Су-17УМ уже с 1978 года. Выпуск всей серии был завершен в 1983 году, когда последняя, 165 машина, покинула сборочный цех завода. Тем самым выпуск Су-17УМ3 в два с лишним раза превысил заказ на "спарки" первоначальной модели. Самолет был принят на вооружение Постановлением Совета Министров и ЦК КПСС от 30 сентября 1983 года.

Для поставок на экспорт была разработана модификация "спарки" с двигателем Р-29БС-300. Завод изготовил первый экземпляр к концу августа 1976 года, но с большим числом недоделок, и только поджимавшие сроки заставили ОКБ принять машину. После доставки в Жуковский с ней несколько месяцев занималась уже испытательная бригада, доводя до ума. Первый полет опытная машина, названная С-52УК (Су-22У, заводской номер 53-03), совершила 22 декабря 1976 года под управлением летчика-испытателя Е.С. Соловьева. Заводские летные испытания самолета завершились 23 апреля 1977 года уже после перегонки машины в Ахтубинск. С мая этого года по 15 марта 1978 года Су-22У проходил Госиспытания, в ходе которых было выполнено 135 полетов.

На одной из первых машин (№ 53-03) после соответствующих доработок в конце 1977 года был проведен большой объем работ по отработке нового прицела АСП-17Б и использованию вооружения, включая артиллерийское, НАР и управляемые ракеты. Впоследствии этот самолет, оставшийся в распоряжении ОКБ, "отметился" при нескольких значительных событиях: он сопровождал во многих полетах Т10-1 (будущий Су-27), летал на сопровождение других прототипов "десятки", а также первых опытных самолетов Т-8 (Су-25) и своего "младшего брата" - С-54 (Су-17М4). Испытательные полеты прототипов "десятки" вообще все без исключения шли "под эскортом" самолета сопровождения, с которого следили за ходом полета ввиду ожидавшихся особенностей в поведении будущего "суперистребителя", оснащенного новой системой электродистанционного управления. Этой же машине (№ 53-03) с экипажем Пугачев/Исаков довелось находиться в воздухе рядом с самолетом Т10-7 при аварии последнего 3 сентября 1981 года. "Десятка", первая в серийной компоновке, разбилась после полета на скоростных режимах по сверхзвуковой трассе из-за полной выработки топлива, а пилотировавшему ее шеф-пилоту фирмы B.C. Ильюшину первый раз в жизни пришлось катапультироваться, после чего он больше не летал. Три месяца спустя, 23 декабря 1981 года, экипаж Садовников/Иванов на машине № 53-03 сопровождал другую опытную "десятку", Т10-12, на которой летчик-испытатель ОКБ А.С. Комаров должен был выполнить полет на так называемое "обжатие" ~ выход на максимальную скорость и предельный скоростной напор. Экипаж самолета сопровождения оказался свидетелем трагедии: Т10-12 разрушился в воздухе, летчик погиб. Самолет сопровождения шел на удалении в 15-20 км, однако Садовников сразу обратил внимание на изменившийся инверсионный след и сообщил на землю о происшествии. По его радиограмме подняли поисковые вертолеты, вскоре обнаружившие место падения обломков машины.