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  蘇聯發展噴射戰鬥機的設計導向主要有兩條:以數量、操作耐受度取勝的前線用戰鬥機、技術水準較高的國土防禦攔截機,前者以米格設計局產品打出名號,蘇霍伊設計局在冷戰期間的主要研發產品以後者為主。  蘇聯對於攔截機的研發始自1950年代,雖然赫魯曉夫鍾情於核子武器與長程彈道導彈提供的打擊力,但北約組織多個國家都設計出可攜帶核子武器的高速噴射戰略轟炸機,蘇聯同樣的也在煩惱如何抵禦這類機種;在1956年推出首款配備雷達及最早期型空對空導彈AA-1的長程攔截機Su-9,搭配較早服役的Yak-25攔截機構成蘇聯冷戰時代第一代國土攔截機隊,但是兩款主力機型的效能在美國投入B-52同溫層堡壘轟炸機已不敷使用,尤其是航電系統部分過於落後,蘇愷設計局隨即對當前設計推動改良。在1958年時,蘇愷有數種以攔截任務為導向的測試原型機正在實驗中:、蘇愷T-49、蘇愷T-5、。T-43與T-49機身多半承襲Su-9,T-43主要測試專案是調節錐進氣道與ZD-30T雷達、T-49則將機鼻進氣道移至兩側換用更大尺寸的RP-22 Oryol-D雷達,T-5則是以Su-11為基礎改造後段機身換裝圖曼斯基R-11渦輪噴射發動機。  相關技術儲備逐漸完備後,蘇愷設計局原本在1960年推動代號T-58的新式攔截機,該型攔截機主要設計仍承襲Su-9/11,採用機鼻進氣、AL-7發動機,但配備以Su-11配備的機載雷達改良的新型號,並可配備當時開發中的R-40空對空導彈,蘇愷設計局將這型攔截機命名為Su-15;然而在1960年上報的提案最後並未被蘇聯高層接受通過,方案胎死腹中。同時,因為留裡卡AL-7發動機的技術缺陷,配發給部隊的Su-9/11評價一直很差,蘇聯高層因此決定量產Yak-28攔截機取代Su-11;但也提出改良Su-11的補救方案要求各設計局提出意見。蘇愷設計局抓住了這個機會,將結合T-5發動機的雙引擎後機身、T-49的前機身改良的新機型充當Su-11改良計劃提報,代號T-58/Su-11M,該計劃在1962年2月5日核定進行。  第一架無航電裝置的T-58D-1原型機在1962年4月完成,5月運抵測試場組裝,5月30日原型機首飛,並持續對相關外型設計進行改良。裝上雷達的二號原型機T-58D-2在1963年4月完工、同年5月4日首飛,效能測試在8月5日開始進行;第三架改良版原型機T-58D-3則在1963年夏季完工,該原型機增加了機內油箱容積、擴大垂直尾翼面積;1963年10月初T-58D-2/D-3才開始實施R-98(R-8M2、AA-3)空對空導彈的整合射擊測試。相關測評直到1964年6月完成,進行測試的飛行軍官多半肯定其效能較當時型號要為優秀;正式量產命令則在1965年4月3日下達,並賦予T-58代號Su-15,1966年Su-15量產,1967年配發蘇聯航空軍,取代Su-9/11、Yak-25。而當時預定取代Su-11的Yak-28P最終也在1967年通過測試進入量產,但知名度不及因各式意外事故而惡名遠播的Su-15。  初期量產版Su-15被北約稱作“細嘴瓶-A”。不裝雷達或不能裝備武器的教練型,Su-15UT(北約代號“細嘴瓶-C”),也在1970年開始服役。  早期使用三角翼的Su-15在起飛和著陸時表現極差,蘇霍伊隨之開發了翼尖擴大(翼面積增大)的版本,並引入吹氣襟翼,採用此種新設計的Su-15在1969年推出,儘管蘇聯的叫法不變,但北約將其稱作“細嘴瓶-D”以區分之前型號。  有關另一個改進型,Su-15T的試驗也於1969年開始,這種機型裝備了沃爾科夫“颱風”雷達,此雷達使用起來不甚理想,在製造了僅僅10架飛機後,Su-15T便不再生產,不過後繼的Su-15TM(北約代號“細嘴瓶-E”)在1971年亮相,它裝備的颱風-M雷達可以為UPK-23-250機炮莢倉和R-60近程導彈服務。氣動性的需求促使了對雷達罩的重新設計,擁有尖頂拱造型雷達罩的Su-15TM得到了“細嘴瓶-F”的代號,當然蘇聯仍然沿用之前的叫法。  最晚的改型是Su-15UM(北約代號“細嘴瓶-G”),一種可以參與作戰的教練機,該型號在1976年誕生。最後一架Su-15也於1979年下線。

  Su-15曾經參與多起冷戰時期的航空事件,包括1978年對大韓航空第902號班機在莫曼斯克空域進行攔截,以導彈攻擊之後使其迫降降冰凍的湖面上,飛機雖然大致完好,可是機上有兩名乘客死亡。(見大韓航空902號班機空難)引起嚴重國際事件與關切的是1983年在庫頁島附近擊落另外一架大韓航空007號班機。這架波音747客機墜入海中,機上乘客無人生還,在尋找黑盒子的過程當中,蘇聯與其他國家搜救單位也發生多起摩擦。  作為主力的蘇聯國土防禦攔截機,因為擊落擊傷各一架闖入蘇聯領空的客機,使Su-15成為世界上擊落客機最多的戰鬥機型號。1968年一架蘇-15從蘇聯宇航員 - 第一個飛上太空的尤里·阿列克謝耶維奇·加加林駕駛的米格-15上方數米處飛過,幾乎撞上,使加加林墜機彈射身亡(尤里·阿列克謝耶維奇·加加林死亡的六種可能性之一)。  冷戰時期,斯堪的納維亞北歐國家的空軍經常在波羅的海上空遭遇蘇聯戰鬥機。其中於1985年瑞典空軍的SAAB 37“雷”戰鬥機曾經在波羅的海上空與正實施演練的Su-15遭遇,並於空中纏鬥期間導致一架Su-15墜毀。  雖然蘇霍伊蘇-15截擊機具有極佳的高速效能表現,非常適合高空攔截任務,但隨著技術的進步,該機也逐漸變得過時。蘇聯解體後不久,俄羅斯空軍根據歐洲常規武裝力量條約規定的裁軍指標,於1993年退役了最後320架蘇-15。烏克蘭空軍的少量蘇-15一直服役到1996年之後。

  蘇聯國土防空軍 - 由俄羅斯空軍和烏克蘭空軍接收 烏克蘭空軍 - 接收自蘇聯國土防空軍,共70+架於1996年除役。
蘇霍伊Su-15攔截機,北約代號“細嘴瓶”(Flagon),是蘇聯從1967年開始服役的一款雙引擎攔截機,用以取代當時服役之Su-9攔截機及Su-11攔截機,所有Su-15均於1990年代退役。