1940 年中，蘇霍伊設計局搬到莫斯科後不久，蘇霍伊就開始了蘇-6 的設計。蘇-6 的設計工作和蘇-1 戰鬥機同步展開，但蘇-6 是一架強擊機。為了增強戰場生存力，蘇-6 採用了 2,000 馬力的斯維佐夫 M71 氣冷星形發動機，主要任務是用航炮、機槍、火箭和炸彈對地面的敵方人員、工事、車輛尤其是裝甲部隊實施攻擊。一號機在 1941 年完成，8 月 8 日到 9 月 27 日期間作國家鑑定試飛。和大名鼎鼎的伊爾-2 相比，蘇-6 的速度更快，火力也更強。座艙和油箱有裝甲防護，可以防禦 12.7 毫米以下子彈的攻擊。國家鑑定試飛的結論是建議小批生產。
根據試飛的經驗，蘇霍伊將蘇-6 作了進一步改進，採用 2,200 馬力的加大功率 M71 發動機，在兩側翼內用兩門 37 毫米速射炮替換了原來的機槍，保留另外兩挺翼內機槍和機頭與螺旋槳同步的兩挺機槍，翼下可以掛載火箭彈。前機身為金屬結構，有裝甲保護，後機身為木結構，降低重量和節約珍貴的金屬用量。1942 年中，蘇-6 被進一步改裝為雙座，后座可以操縱後射的自衛機槍以提高戰場上的生存力。著名試飛員彼得斯特凡諾夫斯基在試飛後，認為性能、火力和保護都超過伊爾-2，建議小批投產，在前線的實戰條件下繼續測試。
1942 年冬天，另一個主要飛機設計師佩德里亞科夫突然去世，原來隸屬他的設計局的喀山飛機廠還在生產佩-2 俯衝轟炸機。史達林把蘇霍伊招到克里姆林宮，要他到喀山領導佩-2 的生產。這時候蘇霍伊正好快要完成單座和雙座的蘇-6 攻擊機的設計，新飛機比蘇-2 甚至大名鼎鼎的伊爾-2 都要先進，到喀山去就意味著放棄自己的設計，也意味著蘇霍伊團隊的解散。蘇霍伊要求給他一天時間考慮，但第二天早晨得知，史達林沒有這個耐性，喀山飛機廠交給了另一個飛機設計師弗拉德米爾米亞西斯切夫了。
1943 年，蘇霍伊再次晉見史達林，這一次是要求將蘇-6 投產。這是一種先進的對地攻擊機，有單座和雙座兩種型號。但是當史達林問投產蘇-6 是不是會影響飛機總產量時，蘇霍伊猶豫地回答了“是”，這就注定了蘇-6 的命運，史達林不容許任何使作戰飛機總產量哪怕受到丁點影響的事情，對於史達林來說，數量就是最重要的質量。
史達林似乎不大喜歡蘇霍伊，不知道和先前蘇霍伊沒有爽快地接受喀山飛機廠和後來“出花頭”要求投產蘇-6 的事情有關。按照慣例，各大飛機設計局的總師都被授予將軍的軍銜。1943 年，各飛機設計局的 52 個傑出設計師被授予將軍的軍銜，其中包括蘇霍伊設計局的兩個副總，但蘇霍伊本人沒有，到死也只是沙俄時代的士官軍銜。但蘇霍伊德晦氣還沒有到頭。
蘇-6 在 1943 年還經過了最後一次改裝，將技術始終難以過關的 M71 氣冷發動機改成已經在伊爾-2 和米格-3 上成熟套用的米庫林 AM42 水冷發動機。兩門各自帶彈 90 發的 37 毫米炮被兩門各自帶彈 240 發的 23 毫米炮所取代，炸彈的載彈量也增加到了 400 公斤。1944 年 4 月 28 日到 7 月 2 日之間作國家鑑定試飛，但試飛期間系統故障，燃油漏到發動機排氣管里，引起發動機著火。損壞的飛機用了很長時間才等到後備發動機，等到修復的時候可以再次試飛的時候，伊柳辛的伊爾-10 已經定型投產了，畢竟伊爾-10 和伊爾-2 一脈相承，生產和使用上的連貫性更好。採用 AM42 後，蘇-6 需要增加 200 公斤裝甲防護，AM42 的馬力又比 M71 小，所以蘇-6 的速度從 M71 時代比伊爾-2 快 100 公里/小時到 AM42 時代慢於伊爾-2。蘇霍伊的優秀設計再次出師未捷。
Su-6技術參數
外形尺寸：Su-6-1型—9.133m（機長）×13.5m（翼展）×3.983m（機高）。
Su-6-2型—9.133m（機長）×13.5m（翼展）×3.888m（機高）。
Su-6-3型—9.242m（機長）×13.5m（翼展）×3.890m（機高）。
Su-6-3改進型—9.5m（機長）×13.58m（翼展）×3.5m（機高）。
標準起飛重量：Su-6-1型—4200kg。
最大平飛速度：Su-6-1型—474公里/小時（海平面），566公里/小時（高度5700m）。
Su-6-2型—445公里/小時（海平面），491公里/小時（高度2500m）。
Su-6-3型—480公里/小時（海平面），514公里/小時（高度3800m）。
Su-6-3改進型—492公里/小時（海平面），521公里/小時（高度1860m）。
實用升限：Su-6-1型—10500m。
Su-6-3型—8100m。
Su-6-3改進型—7500m。
航程：Su-6-1型—700公里（標準）。
Su-6-2型—576公里（標準）。
Su-6-3型—973公里（最大）。
Su-6-3改進型—630公里（標準），1040公里（最大）。
載彈量：Su-6-2型—200kg（標準），600kg（最大）。
發動機：Su-6-1型、Su-6-2型—1台M-71型活塞螺旋槳發動機，額定功率2000馬力。
Su-6-3型—1台M-71F型活塞螺旋槳發動機，額定功率2200馬力。
武器系統：Su-6-2型—4挺ShKAS，2門VYA-23型23mm機炮，10枚RS-132火箭彈或改掛炸彈。
Su-6-3型、Su-6-3改進型—2挺ShKAS，2門NS-37型37mm機炮，1具UBT或改掛炸彈。
