В июне 1977 года было получено предварительное заключение о возможности эксплуатации Су- 17МЗ в строю, а полностью программу Госиспытаний завершили 20 декабря 1978 года. Проведение Госиспытаний потребовало выполнения 466 полетов, из них 163 были выполнены в ходе этапа "А" на первых двух самолетах и 247 – по программе этапа "Б" уже на пяти машинах, остальные потребовались для отработки и устранения замечаний. Основные проблемы в ходе работ были связаны с доводкой прицела АСП-17Б, в остальном самолет полностью подтвердил заданный уровень тактико-технических требований. По окончании испытаний опытную машину № 21-02 передали Монинской академии ВВС, куда она была перевезена 28 февраля 1980 года. Впоследствии самолет поступил в Монинский музей ВВС. Постановлением Совета Министров и ЦК КПСС от 31 июля 1981 года самолет официально был принят на вооружение под обозначением Су-17МЗ.

Один из самолетов потеряли при заводском облете. Проходивший сдаточные испытания Су-17МЗ с заводским номером № 58-18 разбился 6 декабря 1980 года после отказа двигателя, причиной которого стал отрыв лопаток компрессора после выхода на сверхзвук. Почувствовав сильный удар сзади, и обнаружив падение тяги с забросом температуры, летчик катапультировался из горящей машины. Для него все обошлось благополучно, но заводу пришлось компенсировать потерю сдачей дополнительного самолета для выполнения производственного плана. Происшествие завершило целый ряд неудач того года, когда в строю и организациях авиапрома из-за аналогичных причин, связанных с отказами и поломками двигателей, были потеряны шесть "су-семнадцатых". Конструкцию двигателя потребовалось дорабатывать, усиливая ступени компрессора, и в последующие годы количество подобных происшествий было сведено до минимума.

Один из первых Су-17М3 (№ 26-16) после завершения испытаний был передан в авиационный музей на Ходынском поле. Самолет оснащен кассетами АСО-2В и съемными подфюзеляжными бронеплитами

Директор Комсомольского авиазавода В.Н. Авраменко и главком ВВС П. С. Кутахов возле самолета Су-17М3. Комсомольск-на-Амуре, зима 1977 года

"Изделию 2501 – сквозную комсомольскую гарантию" Группа комсомольцев завода возле первого серийного Су-17М3. Подзабытый ныне лозунг призывал к контролю комсомольской организации за качеством на всем пути изготовления продукции, от заготовок до сборки готовой машины. ‘Изделие 2501' соответствует первой машине новой 25-й серии

"Тройка" выпускалась внушительными партиями, в полтора-два раза превосходившими прежние задания, достигнув рекордного показателя в 1979 году, когда были сданы 124 самолета. Серийное производство Су-17МЗ продолжалось до конца 1981 года. Всего было изготовлено порядка 600 машин этого типа, почти столько же, сколько и всех самолетов предыдущих модификаций (Су-17, Су-17М и Су-17М2), вместе взятых. По срокам освоения одноместная модификация все же обогнала "спарку", в первоначальных планах имевшую более высокий приоритет.

Постановлением Совета Министров РСФСР от 7 апреля 1977 года заводу было присвоено имя Ю.А. Гагарина. В апреле 1978 года Комсомольский завод посетил Генеральный секретарь ЦК КПСС Л.И.

Брежнев, в сопровождении Министра обороны ДФ. Устинова совершавший поездку по Дальнему Востоку. Руководители партии и правительства обошли заводские цеха, побеседовав с рабочими, и наблюдали за полетами самолетов на аэродроме. Согласно правительственного указа, группе работников ОКБ за создание самолетов Су- 17МЗ и Су-17УМ 12 января 1983 года в Кремле были вручены государственные награды.

Переделка конструкции, установка нового вооружения и более совершенного оборудования привели к росту веса пустого самолета по сравнению с Су-17М2 на 285 кг; нормальный взлетный вес, с учетом прибавившегося запаса топлива, возрос на 550 кг. Однако это увеличение веса незначительно ухудшило энергетические (время разгона, перегрузка предельно установившихся виражей и др.) характеристики самолета вследствие уменьшения на "эм-тройке" потерь в новом воздухозаборнике, особенно на больших углах атаки. Объемистая носовая часть и внушительный закабинный гаргрот самолета привели к некоторому выигрышу аэродинамики на трансзвуке, оказавшись соответствующими правилу площадей (хотя такие цели и не преследовались при проектировании, явившись результатом компоновочных новаций). Прочнисты дали "добро" на дальнейшее расширение диапазона допустимых аэродинамических нагрузок: максимальная приборная скорость достигла 1400 км/ч (для сравнения, равным показателем допустимой приборной скорости обладал истребитель Су-27, а современные "су-семнадцатым" истребители МиГ- 23М и МиГ-21 бис даже отставали – у них предельная приборная скорость равнялась, соответственно, 1350 и 1300 км/ч, и только в лучшей модификации семейства "двадцать третьих", МиГ-23МЛ, была подтянута до 1400 км/ч; для истребителей-бомбардировщиков МиГ-27 с их нерегулируемыми воздухозаборниками и меньшим диапазоном эксплуатационных скоростей максимально допустимая приборная скорость также ограничивалась 1350 км/ч с оговоркой, что ее превышение может привести к "посеребрению" стекла фонаря из-за теплового воздействия потока, разрушению отдельных элементов конструкции, а там и развитию флаттера с гибелью самолета). В то же время, неизбежный рост удельной нагрузки на крыло "эм-тройки" привел к уменьшению перегрузки при полете на скоростях менее 850 км/ч с предельными углами атаки.

Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев в цехе окончательной сборки при посещении авиазавода в Комсомольске-на-Амуре. Апрель 1978 года

Первым из строевых частей новейшие истребители бомбардировщики Су- 17МЗ получил 274-й апиб из Калинина. Машины ранних серий выпускались еще не окрашенными в камуфляж

Су-17МЗ первых серий из состава 168-го гв. апиб, базировавшегося на аэродроме Большие Шираки в Грузии

В ходе испытаний выяснилось, что изменения в аэродинамической компоновке машины принесли неожиданные дополнительные выгоды: оказалось, что улучшилось поведение на больших углах атаки – диапазон полетных углов, где самолет устойчиво держался в воздухе, у "тройки" на 20 превышал прежде допустимые. Причиной являлись лучшие условия обтекания "головастой" части машины, на больших углах наклоненной "по потоку", что затягивало срыв; высказывалось также мнение, что задержке сваливания способствует улучшившийся обзор, сохраняющийся и с возрастанием полетных углов, упрощая летчику контроль за поведением задирающей нос машины. Су-17МЗ демонстрировал способность продолжать горизонтальный полет на больших углах при крыле в положении 30° и 45°, достаточно устойчиво находясь в воздухе на скоростях до 210-220 км/час. Тем самым было обеспечено не только повышение боевой эффективности за счет улучшения обзора и условий прицельного применения оружия, но и расширен диапазон полетных режимов, особенно в отношении взлетно- посадочных. Новшества положительно сказались также на безопасности полетов – в немалой степени благодаря возросшему доверию летчиков к самолету, прощавшему выход на недопустимые прежде полетные углы и скорости.

Положительно сказались перемены в аэродинамике также на характеристиках дальности и продолжительности полета: благодаря меньшему сопротивлению на крейсерских полетных углах сократились расходы топлива. Так, на наивыгоднейшей высоте 11000 м в режиме наибольшей дальности полета при скорости 650 км/час километровый расход Су-17МЗ составлял 1,77 кг на километр пути против 1,82 кг/км у Су-17М2, в режиме максимальной продолжительности при скорости 500 км/час часовой расход равнялся 1530 кг/час (у Су-17М2 – 1660 кг/час). В полете на предельно малых высотах Су-17МЗ также был экономичнее (хотя и менее выразительно ввиду больших расходов топлива в плотном приземном воздухе): при полете на высоте 200 м без подвесок километровый расход «тройки» в режиме максимальной дальности составлял 3,75 кг/км (у Су-17М2 – 3,8 кг/км), в режиме максимальной продолжительности – 2050 кг/час (у Су-17М2 – 2250 кг/ час).