Три опытные машины были изготовлены на заводе в Комсомольске-на-Амуре в середине 1979 года. Поскольку переделки конструкции были незначительны, использовали взятые из серии Су-17МЗ машины с заводскими номерами № 42-19, 42- 20 и 50-20. Первый самолет, предназначавшийся для снятия летных характеристик, не стали оборудовать всем комплектом РЭО. Сборкой его завершили в сентябре 1979 года, а в октябре первый С-54 был доставлен в Москву. Монтаж всех недостающих систем, контрольно- записывающего оборудования и наземная отработка машины порядком затянулись и были закончены к лету 1980 года. Ведущим инженером по машине был назначен В. Д. Пензин. Первый полет на опытном Су-17М4 выполнил 19 июня 1980 года летчик-испытатель ОКБ Ю. А. Егоров. Машина находилась в воздухе 38 минут. К несчастью, через несколько дней, 23 июня 1980 года, он погиб в полете на Су-25, разрушившемся в воздухе при выходе на предельные режимы. Второй опытный образец самолета (им стал вскоре законченный сборкой № 50- 20) под управлением заводского летчика-испытателя Г. Н. Шаповала поднялся в воздух с аэродрома в Комсомольске-на-Амуре 29 июля 1980 года.

Су- 17М4 на подмосковном аэродроме Кубинка. Характерным внешнем отличием 'четверки' от Су- 17МЗ стал воздухозаборник системы кондиционирования в основании киля и покатая линия гаргрота

Пара Су- 17М4 из состава 274-го апиб в полете. Идущие на полигон машины несут по паре реактивных снарядов С-24Б

Государственные испытания новой модификации истребителя- бомбардировщика проводились на трех машинах с октября 1980 по 6 ноября 1982 года, а предварительное заключение о возможности эксплуатации самолета в строю было выдано 30 июня 1981 года. На первом этапе ГСИ в них участвовали две машины, на которых были выполнены 103 зачетных работы. На втором этапе, преимущественно, отрабатывалось вооружение. По их программе были выполнены 356 полетов. Бригадой специалистов по испытаниям С-54 руководил ведущий инженер ГНИКИ ВВС им. Чкалова С. В. Назаренко, а от ОКБ Сухого – ведущий инженер А. Г. Зудилов. Уже в ходе Госиспытаний, в мае 1982 года, к ним подключили самолет № 12-05, одну из первых машин серийного выпуска. Пополнение оказалось весьма своевременным, поскольку через несколько недель из испытаний пришлось исключить машину № 49-19. Происшествие случилось 17 июня 1982 года, когда при выполнении стрельбы снарядами С-24Б на самолете летчика ГНИКИ ВВС Ю. В. Жучкова остановился двигатель. Запустить его не удалось, и летчику пришлось выполнять вынужденную посадку в поле. На том служба первого опытного самолета закончилась, и поврежденную машину, к тому времени выполнившую более 200 испытательных полетов, пришлось списать.

В акте Госиспытаний отмечалось, что новая модификация обладает существенно лучшей боевой эффективностью по сравнению с Су- 17МЗ за счет повышенной точности навигации, возможности использования средств поражения расширенного ассортимента и внедрения ряда новых режимов боевого применения. На вооружение новая ударная машина была принята Постановлением Совета Министров от 30 сентября 1983 года (одним ПСМ с Су-17УМЗ). Массовый серийный выпуск истребителей- бомбардировщиков этой модификации, начатый в 1980 году, продолжался до 1983 года. За четыре года собрали 235 машин.

К этому времени производство "су-семнадцатых" на заводе достигло своего пика: ежегодно производилось более двухсот машин разных модификаций для отечественных ВВС, союзных стран и коммерческого заказа. Наибольшим числом выпущенных самолетов был отмечен рубеж 70-80-х годов: в 1979 году были сданы 234 самолета, в том числе 124 модификации Су-17МЗ, 68 Су-22М, 30 Су-17УМЗ и 12 Су- 22У, причем 10 срочно востребованных самолетов по экспортной заявке потребовалось собрать сверх плана. В следующем году выпуск составил почти ту же цифру – 233 машины; в их числе были 1 12 Су-17МЗ, 74 Су-22М, 20 Су-17УМЗ и 13 Су-22У, а также первые четыре Су-17М4 из внепланового заказа, предназначавшиеся для испытаний. В 1981 году были сданы уже 40 Су-17М4, вместе с 80 Су-17МЗ, 20 "спарками" Су-17УМЗ и 60 машинами коммерческого заказа.

Подготовленные к перегоночному полету Су- 17М4 20-го гв. апиб снаряжены четырьмя 800-литровыми ПТБ

Су-17М4 с необычным размещением балочных держателей для подвески вооружения под фюзеляжем. Держатели смонтированы несимметрично: с правой стороны установлены два, слева – один, служащий для подвески специальных авиабомб

Наибольшего темпа выпуск Су- 17М4 достиг в 1982 году, когда были произведены 111 истребителей-бомбардировщиков этой модификации, окончательно сменивших "тройки" в производственной гамме. Всего в этом году произвели 213 самолетов, включая 40 Су-17УМЗ для наших ВВС и 62 экспортных самолета. Если добавить, что в это время завод занимался также постройкой опытных образцов Су-27, обеспечением масштабной программы испытаний и работами по налаживанию серийного выпуска нового истребителя, требовавшими решения более чем объемных задач с освоением новых технологий и перестройки предприятия, то заслуги производственников выглядят еще более впечатляющими.

Практически каждый рабочий день тогда завод выдавал по самолету. Выпуска с таким темпом не было уже более двадцати лет, с середины 50-х годов, когда комсомольский авиазавод собирал МиГ-15 и МиГ-17. Такие в буквальном смысле ударные темпы, завидные для всякого предприятия отрасли, способны несколько пошатнуть внушаемые в последнее время представления о неразворотливости и отсталости советской промышленности.

За достигнутые производственные успехи директор Комсомольского-на-Амуре завода В. Н. Авраменко в 1976 году был награжден орденом Октябрьской Революции, в 1980 году получил медаль "За доблестный труд", а в 1981 году Указом Президиума Верховного Совета его отметили высшей государственной наградой – орденом Ленина. Награды получили и другие работники предприятия.

После трехлетнего перерыва в 1987-1988 годах было дополнительно изготовлено еще 30 Су-17М4 (по пятнадцать каждый год), которые были затребованы ВВС для пополнения частей истребительно-бомбардировочной и разведывательной авиации. Выявившаяся потребность в истребителях-бомбардировщиках даже побудила руководство ВВС пойти на некоторые уступки заводчанам в отношении планов по сдаче Су-27, являвшихся тогда главной продукцией предприятия. Этот заказ стал уже "лебединой песней" в производстве Су-17 для нашей авиации, составляя менее 20 % от общего объема продолжавшегося выпуска машин этого типа, преобладающую часть которого составляли самолеты, шедшие на экспорт. Тем самым, общее число произведенных «эм-четыре» составило 265 единиц. Этими машинами на комсомольском заводе завершилось производство самолетов "семнадцатого" семейства для отечественных ВВС, продолжавшееся два десятка лет.

Поскольку "четверка" проектировалась на базе хорошо отработанного Су-17МЗ, то она сохранила его аэродинамическую схему и основные геометрические размеры. Но по оснащению и возможностям Су-17М4 значительно отличался от своего прототипа.

На серийных Су-17М4 при перекомпоновке закабинного отсека облагородили форму гаргрота, избавив его от ступеньки, характерной для "эм-троек" и сделав его снижение более плавным. Для создания необходимых условий работы летчика в кабине, а также охлаждения и вентиляции большого числа блоков прицельного и радиооборудования в носовом и закабинном отсеках на Су-17М4 установили новую систему кондиционирования СКВ-6260. Воздухозаборник теплообменника новой системы расположили в основании киля, что сделало силуэт новой машины с характерным "клювом" над гаргротом легко узнаваемым.