Die Su-15 was ontwerp om die Soechoi Su-11 te vervang. Die Su-15 Flagon-A was die eerste keer gesien in 1967 tydens die Lugvaart Skoudag. Dit is 'n twee motor ontwerp, ontwikkel van die Su-11 maar die lug inlate is geskuif na die kante om plek te maak vir die radar koepel in die neus. Dit was ook toegerus met 'n tru-radar en het deel gebly van die Su-15 familie.
Die Flagon D was die eerste model wat in groot getalle vervaardig is. Dit het verskil van die A-model deurdat die vlerke groter was met 'n kinkel in die voorste rant. Die E-model was ook in groot getalle geproduseer. Dit het oor kragtiger motors beskik, die luginlate was daarvoor groter gemaak. Die F-model was die finale produk in die familie en in diens gestel in 1975. Weereens was die motors kragtiger, verbeterde radar met 'n verbeterde koepel waarin dit geïnstalleer is en plek vir 23mm kanonne.