Вооружение состояло из стрелково-пушечного и бомбардировочного.

Стрелково-пушечное:
- две крыльевые пушки ОКБ-16, калибра 37 мм с суммарным боезапасом 90 патронов;
- два крыльевых пулемета ШКАС, калибра 7,62 мм с суммарным боезапасом 1400 патронов;
- подвижная блистерная установка БЛУБ с пулеметом УБТ, калибра 12,7 мм с боезапасом 196 патронов.

Бомбардировочное вооружение:
-  при нормальной полетной массе (5534 кг) бомбовая нагрузка не предусматривалась;
-  в перегрузочном варианте (5734 кг) допускалась подвеска 200 кг бомб.

В январе 1943 года был завершен и предъявлен на рассмотрение в НИИ ВВС КА эскизный проект самолета Су-6 в варианте истребителя с гермокабиной и двумя турбокомпрессорами ТК-3. В пояснительной записке отмечалось, что: «Применение дальних бомбардировщиков и разведчиков на высотах 9000-10000 м, представляет значительные тактические преимущества, т.к. на этих высотах они имеют меньшую уязвимость от зенитного огня. Борьба с бомбардировщиками на больших высотах должна осуществляться с помощью специальных высотных истребителей, обладающих потолком не менее 12000 м и хорошей скороподъемностью. Такие истребители для обеспечения нормальной работы экипажа следует снабжать высотными герметическими кабинами, т.к. только герметическая кабина гарантирует пилоту нормальные условия работы на высотах 10000 м и выше. Нужно отметить, однако, что и на меньших высотах применение герметических кабин целесообразно, т.к. пилот, находясь в кабине с близким к нормальным температуре и давлению, с соответствующим содержанием кислорода, будет располагать значительно большим комфортом, нежели в обычной кабине, вследствие чего, его работоспособность, необходимая для ведения воздушного боя, будет выше.

Предлагаемый в данном эскизном проекте высотный истребитель является модификацией первого экземпляра опытного самолета Су-6, на котором устанавливаются два ТК-3 и высотная гермокабина с постоянным давлением. ...

Переделки по Су-6 при переходе на вариант высотного истребителя сведутся к небольшим изменениям конструкции фюзеляжа, связанным с установкой ГК и ТК-3, управления самолетом, вооружения и ВМГ.

Грузовой отсек, расположенный за кабиной пилота, служит для размещения в нем дополнительного бензобака и установки двух ТК-3.

Гермокабина емкостью 0,7 м² осуществляется как компрессорно-вентиляционная с забором воздуха из нагнетательной воздушной системы ТК через фильтр. Давление в кабине будет соответствовать высоте 3500 м. Конструкция кабины -дюралевая. Обечайка - из листа толщиной 0,8 мм имеет спереди коническую форму, сзади - цилиндрическую.

Вырез в верхней части, над которым расположен фонарь пилота, усилен дюралевой рамой, ... Переднее днище штампуется из дюралевого листа толщиной 1,5 мм. Заднее днище служит броней пилота и изготавливается из броневой стали толщиной 15 мм. Заднее днище соединяется с обечайкой при помощи стального уголка. Фонарь кабины имеет запирающийся гермолюк.