Су-17М3:
Одновременно с проектированием спарки начали разработку новой модификации ударного самолёта. На месте задней кабины был сделан отсек радиооборудования. Ёмкость топливной системы увеличена на 260 кг. Начиная с 38-й серии законцовку киля увеличили по высоте радиопрозрачной наставкой, а снизу появился подкилевой гребень (с целью улучшения путевой устойчивости на больших скоростях полёта). Затем установили новый навигационный комплекс КН-23-1 и САУ-22М1, радиовысотомер РВ-15 (А-031). На некоторых самолётах, проводя комплекс доработок, смонтировали радиотехническую систему дальней навигации РСДН-10 «Скип-2» (А-720) с антенной на передней кромке киля. Вместо бортового регистратора параметров полёта САРПП-12ГМ установили более совершенный «Тестер-УЗ». Вместо станции СПО-10 поставили новую СПО-15А (изд. Л006Л) «Берёза». Установлен лазерный дальномер-целеуказатель «Клён-ПС» и прицел АСП-17БЦ. На самолёт возможна подвеска станций РЭБ СПС-141 (142—143) «Сирень» или СПС-141МВГ «Гвоздика» в контейнерном исполнении. Для постановки ИК-помех установлены кассетные держатели КДС-23.
В системе управления оружием появились блоки связи БСППУ, позволившие вести из СППУ-22-01 сопроводительный огонь в режиме автоматического слежения за целью с отклонением стволов до 30°.
Помимо крайних подкрыльевых узлов внешней подвески, под фюзеляжем появились ещё две дополнительные точки подвески, оборудованные выше прежних подфюзеляжных узлов с учётом больших габаритов новых изделий. На них крепились пилоны С-52-8812-300 с балочными держателями БДЗ-57МТ или МТА для пусковых устройств АПУ-68УМ ракет Х-23М или Х-25. В дальнейшем с этих точек подвески стали применять и более современные УР Х-25МЛ и МР. Они также обеспечили подвеску новых ракет Х-29Л с катапультными устройствами АКУ-58. Для использования ракет Х-27ПС и Х-58 часть самолётов была доработана в вариант Су-17МЗП (С-52П). Четыре Х-27ПС можно было подвешивать на те же узлы, что и Х-25, а для Х-58 использовались только подфюзеляжные узлы. Аппаратура целеуказания «Вьюга-17» (Л-086) подвешивалась под фюзеляж самолёта в контейнере, а приёмные антенны разместили стационарно под носом самолёта.
На этих же фюзеляжных узлах с помощью держателей БДЗ-57МТ можно было подвешивать и обычное оружие — блоки УБ-16, УБ-32 или Б-13Л с НУРС С-13, свободнопадающие бомбы, контейнеры КМГУ и пушечные контейнеры СППУ-22-01. При установке переходной балки С-52-8307-200, последние могли крепиться «задом наперёд», при этом стволы орудий фиксировались под углом −23°, что позволяло вести неприцельный огонь на выходе из атаки.
Первые Су-17М3, как и предыдущие модификации, имели цвет анодированного дюраля («серебрянка»). Затем Су-17М3 (и все последующие модификации) стали сверху и с боков красить в камуфляж оттенков зелёного цвета, снизу — в голубой. Постепенно все строевые самолёты были перекрашены в частях и на авиаремонтых заводах. Расположение пятен не регламентировалось, поэтому каждый самолёт имел индивидуальную окраску.
Су-17М4:
Снята система управления конусом воздухозаборника — максимальную скорость самолёта при этом ограничили М=1,75. В неподвижном конусе установили модифицированный лазерный дальномер «Клён-54».
На самолёт установили новый прицельно-навигационный комплекс ПрНК-54 на базе современной ЦВМ «Орбита-20-22». В него вошли новые системы ближней и дальней навигации А-312 «Радикал НП» и А-720 «Скип-2», радиокомпас АРК-22, маркерный приёмник МРП-66, радиовысотомер РВ-21 «Импульс» (А-035), доплеровский измеритель скорости и сноса ДИСС-7, система воздушных сигналов, инерциальная курсовертикаль ИКВ-8. Под фюзеляж самолёта можно было подвешивать контейнер БА-58 с аппаратурой «Вьюга», обеспечивавшей пуск противорадиолокационных ракет Х-27ПС, Х-58У или Э. На некоторых самолётах устанавливался индикатор ИТ-23М, что позволяло применять ракету Х-29Т с телевизионной головкой самонаведения «Тубус-2».
На основные стойки шасси самолёта установили новые колёса КТ-117 (800X360 мм).