Из опыта создания первых реактивных истребителей был сделан вывод, что для роста скорости самолета только одного увеличения тяги двигателя недостаточно. Необходимо также изменение аэродинамической компоновки самолета. Снизить его лобовое сопротивление при полете на больших околозвуковых скоростях можно было, применив более тонкий профиль крыла и придав крылу стреловидную форму. В 1947 году ОКБ Сухого была поручена разработка истребителя перехватчика с двумя турбореактивными двигателями Derwent-V и герметичной кабиной.

От повторения компоновочной схемы МиГ-9 конструкторы отказались, так как из-за большого диаметра центробежного компрессора двигателя Derwent-V значительно возрастало лобовое сопротивление самолета. В ОКБ приняли весьма остроумное решение, расположить двигатели не рядом, а последовательно, тандемно. Подобная схема позволила получить меньший мидель фюзеляжа и в полной мере использовать эффект стреловидного крыла. Впрочем, еще на этапе проектирования двигатели Derwent-5 (РД-500) были заменены более мощными РД-45 (Nene-I). Самолет получил обозначение Су-15 (первый с таким обозначением).

Самолет предназначался для ведения активного воздушного боя с самолетами противника, для уничтожения самолетов-разведчиков, самолетов-снарядов, беспилотных самолетов, а также для отражения налетов авиации противника в системе ПВО. Для поиска воздушных целей самолет имел радиолокационную станцию, расположенную в носовой части фюзеляжа над общим для двух двигателей воздухозаборником. Наличие на самолете радиолокатора определило компоновку всего фюзеляжа истребителя.

Это был первый самолет ОКБ со стреловидным крылом и один из первых самолетов такого назначения в нашей стране. На самолете были применены бустерное управление элеронами и рулями, а также катапультируемое сиденье летчика и герметическая кабина. Реданная схема расположения силовой установки вместе с отъемной задней частью фюзеляжа обеспечивали хороший подход к двигателям и их агрегатам.

В январе 1949 года самолет был поднят в воздух. В июне на высоте 2000м и максимальной скорости на самолете началась тряска педалей, перешедшая затем в тряску всего самолета. Анохин, пилотировавший машину, вынужден был ее покинуть. Дублер самолета еще не был достроен, и испытания Су-15, проходившие в целом удачно, больше не проводились.

После аварии все работы по самолету и его модификациям решением вышестоящих организаций были приостановлены. Скорость звука еще не была достигнута, истребитель Су-15 стал лишь очередным шагом на пути к преодолению звукового барьера.