Невзирая на столь радикальное изменение внешнего облика, прицельное, навигационное и радиооборудование машины по сравнению с Су-17М2 практически не изменилось, но моноблок ДИСС-7 перенесли из висящей под носом "бороды", неприглядной даже внешне, и вписали в обвод фюзеляжа. Добавили также самолетное переговорное устройство СПУ-9 и магнитофон МС-61 "Лира", предназначавшийся для записи переговоров летчиков с выходов радиостанции и СПУ. В качестве станции предупреждения устанавливалась простая и проверенная временем "Сирена". Прицельное оборудование самолета включало в себя лазерный дальномер "Фон", прицелы АСП-17 и ПБК-3-17С.

Наличие второго члена экипажа потребовало установить на самолет систему автоматического управления САУ-22МУ, специально адаптированную под "спарку". В кабине инструктора также появилась панель ввода имитируемых отказов для проверки подготовленности обучаемого летчика к действиям во внештатных ситуациях (устройство прозвали "баяном" за сходство «клавиатуры» со множеством переключателей).

Поскольку машина прибавила в весе почти полтонны, доработали и шасси самолета. Передняя нога со свободно ориентирующимся тормозным колесом была взята с Су-17М2 (поначалу, по оговоренному заданием требованию базирования на грунтовых аэродромах, собирались установить увеличенное нетормозное колесо с шиной большего типоразмера 680 х 260 мм, однако окончательно вместо пухлого пневматика все же использовали прежнее колесо с шиной 660 х 200 мм). На основные ноги установили колеса (880 х 230 мм), взятые с Су-7У, оснащенные более энергоемкими тормозами, охлаждаемыми при посадке спиртоводяной смесью, которая подавалась на тормозные диски воздухом из тормозной системы колес через распыляющие форсунки, по аналогии с используемой на Су-7У. Это сняло ограничения по скорости начала торможения колес (на "боевых" модификациях не более 260 км/ч), улучшило температурный режим как самого тормоза, так и всего колеса в целом, что препятствовало разрушению покрышки при ее перегреве и ускоряло готовность тормозов к повторному торможению. Это было особенно важно для учебной машины, зачастую выполняющей в одном полете несколько заходов на посадку ("конвейер") с касанием колесами основных стоек ВПП и уходом на второй круг (эта задача была специально оговорена ТТЗ). Система работала как в автоматическом, так и в ручном режимах.

Су- 17УМЗ выруливает со стоянки. Зеркало перископа кабины инструктора поднято

Чтобы компенсировать рост массы учебного самолета, левую пушку на "спарках" не устанавливали. Бомбардировочное, подвесное пушечное и неуправляемое ракетное вооружение (исключая тяжелые НАР типа С-25) осталось практически таким же, как и на Су- 17М2, но его вес ограничили 3000 кг (максимально шесть "пятисоток"). Не применялись балочные держатели МБДЗ-У6-68-1, а количество подвешиваемых блоков типа Б-8М не должно было превышать двух штук. Под фюзеляжем вместо четырех держателей вновь, как и на "чистых" Су-17, можно было установить только два балочных держателя, достаточных для выполнения учебных задач. Самолет не мог нести и управляемые ракеты.

Первый опытный С-52У (№ 51–01, борт 35) вывели на испытания летом 1975 года. После доставки в Москву и наземной отработки самолета и его систем 15 августа 1975 года летчик-испытатель ОКБ В.А. Кречетов поднял "спарку" в воздух. Программа заводских летных испытаний, как уже делалось и раньше, была совмещена с совместными госиспытаниями. С начала 1976 года к испытаниям подключили следующую предсерийную машину № 51–02. Первый самолет преимущественно служил для снятия летнотехнических характеристик, оценки устойчивости, управляемости, прочности конструкции и работы силовой установки, а также навигационного комплекса, радиооборудования и САУ-22М; на втором экземпляре определялись маневренные возможности, отрабатывался КН-23, прицельное оснащение и вооружение. Всего на первом этапе на двух машинах выполнили 151 полет. К марту 1976 года по итогам 77 зачетных полетов было выдано положительное заключение о возможности эксплуатации машины в строевых частях. Существенным явилось отсутствие каких-либо серьезных замечаний по пилотированию, связанных с изменением аэродинамики самолета (кроме разве незначительного ухудшения поведения машины на больших углах атаки из-за затенения вертикального оперения расширенной головной частью фюзеляжа). После устранения недостатков в том же году самолет пошел в серию под официальным названием Су-17УМ и стал поступать в ВВС.

Первый серийный самолет Су-17УМ был облетан уже в феврале 1976 года. Производство Су-17УМ продолжалось в период с 1976 по 1977 год, с выпуском 25 и 51 самолета, соответственно. Всего Комсомольский-на-Амуре авиационный завод (КААЗ, так с 1976 года стал называться ДМЗ) изготовил 76 машин этой модификации. Госиспытания самолета на этапе "Б" шли достаточно успешно — из 98 полетов 75 были зачетными, и завершились 6 мая 1977 года с рекомендацией к принятию на вооружение и серийному производству.

Машина № 51–01 оставалась в распоряжении ОКБ, послужив во многих испытательных программах. На ней отрабатывалось прицельное оборудование, а в апреле-мае 1979 года самолет использовался в испытаниях на сваливание и штопор, которые вели знаменитые испытатели-"штопористы" И.П. Волк и В.Г. Гордиенко. Они выполнили 22 полета, в ходе которых отработали 54 вывода на режим сваливания и 46 режимов нормального штопора. По итогам испытаний были выданы рекомендации строевым летчикам по особенностям поведения самолетов Су-17УМ и Су-17МЗ на подобных режимах и технике пилотирования при выводе из штопора. В октябре-ноябре 1981 года машина № 51–01 вновь была задействована в сложной и небезопасной программе ЛИИ по исследованиям критических и штопорных режимов с теми же летчиками. Вторая опытная "спарка" № 51–02 завершила карьеру довольно быстро, в начале 1978 года ее списали и 30 марта перегнали в Киевское авиационное инженерное училище для использования в качестве учебного пособия.

Инструктор поднимается в кабину Су-17УМЗ. Для удобства доступа в заднюю кабину самолет оснащался стремянкой с площадкой-дорожкой, навешиваемой на борт фюзеляжа. Переяславка, 302-й апиб.

Передняя кабина Су-17УМЗ

Задняя кабина Су-17УМЗ. Над приборной доской установлен пульт ввода отказов, служащий для их имитации в учебных полетах

В июле 1977 года было принято решение об оснащении новой модификации учебной машины оборудованием и рядом агрегатов, устанавливаемых на одноместном истребителе-бомбардировщике Су-17МЗ (о нем речь пойдет ниже). Распоряжение было вполне обоснованным, поскольку Су-17МЗ становился одной из массовых машин ВВС, а оснащение имевшихся «спарок» прежнего варианта новому истребителю-бомбардировщику не отвечало. К 7 апреля 1978 года одну из серийных "спарок" Су-17УМ (заводской номер 58–18) доработали, установив новое РЭО с Су-17МЗ. Для улучшения путевой устойчивости впоследствии увеличили площадь вертикального оперения, нарастив законцовку киля и установив подфюзеляжный гребень (по типу поздних Су-17МЗ, в ходе ремонтов их получали также уже выпущенные Су-17УМ). Самолет получил усовершенствованную систему автоматического управления САУ-22МУ-1 и новый пульт ввода отказов в задней кабине, со значительно большими возможностями по сравнению с аналогичным устройством на Су-17УМ. Изначально новые "спарки" комплектовались зеркалами заднего обзора в передней кабине, а последние серии получили и новый радиовысотомер.