В ходе испытаний выяснилось, что изменения в аэродинамической компоновке машины принесли неожиданные дополнительные выгоды: оказалось, что улучшилось поведение на больших углах атаки - диапазон полетных углов, где самолет устойчиво держался в воздухе, у "тройки" на 2° превышал прежде допустимые. Причиной являлись лучшие условия обтекания "головастой" части машины, на больших углах наклоненной "по потоку", что затягивало срыв; высказывалось также мнение, что задержке сваливания способствует улучшившийся обзор, сохраняющийся и с возрастанием полетных углов, упрощая летчику контроль за поведением задирающей нос машины. Су-17М3 демонстрировал способность продолжать горизонтальный полет на больших углах при крыле в положении 30° и 45°, достаточно устойчиво находясь в воздухе на скоростях до 210-220 км/час. Тем самым было обеспечено не только повышение боевой эффективности за счет улучшения обзора и условий прицельного применения оружия, но и расширен диапазон полетных режимов, особенно в отношении взлетно-посадочных. Новшества положительно сказались также на безопасности полетов — в немалой степени благодаря возросшему доверию летчиков к самолету, прощавшему выход на недопустимые прежде полетные углы и скорости.

Положительно сказались перемены в аэродинамике также на характеристиках дальности и продолжительности полета: благодаря меньшему сопротивлению на крейсерских полетных углах сократились расходы топлива. Так, на наивыгоднейшей высоте 11000 м в режиме наибольшей дальности полета при скорости 650 км/час километровый расход Су-17М3 составлял 1,77 кг на километр пути против 1,82 кг/км у Су-17М2, в режиме максимальной продолжительности при скорости 500 км/час часовой расход равнялся 1530 кг/час (у Су-17М2 - 1660 кг/час). В полете на предельно малых высотах Су-17М3 также был экономичнее (хотя и менее выразительно ввиду больших расходов топлива в плотном приземном воздухе): при полете на высоте 200 м без подвесок километровый расход «тройки» в режиме максимальной дальности составлял 3,75 кг/км (у Су-17М2 - 3,8 кг/км), в режиме максимальной продолжительности - 2050 кг/час (у Су-17М2 - 2250 кг/ час).

Дальнейшее совершенствование Су-17М3 продолжалось на протяжении всего серийного выпуска самолета. Уже на этапе "А" Госиспытаний из-за удлинения носовой части фюзеляжа и придания ей "горбатых" очертаний с возросшей боковой проекцией было выявлено ухудшение путевой устойчивости самолета. Это проявлялось в возникновении боковых колебаний машины, усиливающихся по мере увеличения угла атаки. Для придания Су-17М3 приемлемых запасов путевой устойчивости с 38-й серии законцовку киля увеличили по высоте радиопрозрачной наставкой-"пилоткой", а под хвостовой частью самолета поставили небольшой гребень (фальшкиль). Высота киля тем самым увеличилась на 145 мм, а площадь вертикального оперения возросла на 0,66 м². В дальнейшем таким же образом доработали и ранее выпущенные машины. С изделия № 56-01 отказались от раздельного открытия створок носовой ниши шасси (изначально это решение должно было предотвращать попадание грязи в отсек шасси при полетах с мокрой грунтовой ВПП). Створки стали цельными по длине, оставаясь открытыми при выпущенной стойке, что уменьшило их массу и упростило кинематику.

В ходе выпуска Су-17 стали комплектоваться двигателями АЛ-21Ф-3 III-й серии с улучшенными тяговыми и ресурсными характеристиками

Су-17М3 в полете. На гаргроте видна угловатая радиопрозрачная крышка рамочной антенны радиокомпаса АРК-15М

Носовая часть Су-17M3. На остеклении кабины хорошо видна "сеточка"ненаправленной антенны АРК-15