Prototyp samolotu Su-15 (znanego też pod zakładowym oznaczeniem "P") ukończono we wrześniu 1948. 10 listopada 1948 podczas próby startu został on uszkodzony (złamał podwozie), ostatecznie oblatany został 11 stycznia 1949 przez G. Szijanowa. Problemem podczas lotów okazała się wibracja przy większych prędkościach (powyżej 0,87 Ma). 3 czerwca 1949 prototyp został utracony, kiedy pilot Siergiej Anochin na skutek silnych wibracji opuścił go na spadochronie. Budowy drugiego prototypu jednak nie ukończono, a w tym samym roku biuro Suchoja rozwiązano, na co najprawdopodobniej znaczny wpływ miała katastrofa Su-15.
Planowano też dwumiejscowy wariant szkolno-treningowy Su-15UT, uzbrojony w działko 37 mm N-37 i wkm UB-12,7, nie został on jednak zbudowany. Prowadzono też w 1948 prace nad wersją myśliwca eskortującego dalekiego zasięgu (3000 km), która również nie została zrealizowana.
Opis konstrukcji Dwusilnikowy średniopłat o konstrukcji całkowicie metalowej i skośnych skrzydłach, w układzie klasycznym. Skrzydła o kącie skosu 35°, jednodźwigarowe, przymocowane do kadłuba, wyposażone w klapy i lotki. Na każdym ze skrzydeł dwie kierownice strug powietrza. Usterzenie klasyczne, skośne;