Предварительные проработки по двухместному варианту Су-15 были выполнены о 1961-62 гг Однако работы приостановили в связи с загруженностью КБ другими заданиями, и освоение Су-15 в строю, как это часто бывало в СССР, происходило без «спарки». Официально создание учебного варианта Су-15 было задано только 30 апреля 1965 г отдельным пунктом уже упоминавшегося Постановления правительства о принятии комплекса перехвата на вооружение. Согласно приказу МАП от 20 мая 1965 г. строить 3 опытных экземпляра (2 летных и один прочностной) предстояло в Новосибирске. Новая модификация получила заводской шифр У-58. Ее нужно было передать на ГСИ во 2-м квартале 1967 г.
В течение 1965 г. в ОКБ провели практически полный цикл работ по проектированию двухместного учебно-боевого самолета (УБС). В октябре прошли защита эскизного проекта и макетная комиссия. "Спарка" предназначалась для обучения и тренировки летного состава пилотированию и боевому применению Су-15 в полном объеме. поэтому ее собирались оснастить полным комплектом оборудования и обеспечить ЛТХ. близкие к данным исходного перехватчика. Конструктивные изменения по сравнению с одноместным самолетом включали: организацию второй кабины для летчика-инструктора за счет удлинения фюзеляжа на 450 мм и уменьшения переднего топливного бака; применение новою фонаря обеих кабин, сдвоенного управления и двойного комплекта приборов; доработку ряда систем. Для обеспечения инструктору обзоре на взлете и посадке открывающуюся часть фонаря над второй кабиной решили оснастить выдвижным перископом. На "спарке" предполагалось установить оборудование, которое больше соответствовало БРЭО модернизированного Су-15. в т. ч. систему вооружения в составе ракет Р-98 и перспективной РЛС "Коршун-58". являвшейся развитием "Орла".
Полный комплект техдокументации поступил из Москвы в новосибирский филиал ОКБ к сентябрю 1966 г. К тому времени уже было ясно, что серийный завод с изготовлением агрегатов планера запаздывает. поэтому сроки сдачи самолета и начала ГСИ придется переносить. В 1967 г. на модернизированном Су-15 собрались установить вместо РЛС «Коршун» станцию «Тайфун», что отразилось на процессе создания "спарки" и грозило очередным срывом сроков. Поэтому МАП согласился с предложением ОКБ для ускорения работ разбить их на 2 этапа: на первом создать упрощенный учебно-тренировочный самолет (УТС) без радара и ряда других систем. а на втором – полноценный УБС.
УТС получил обозначение Су- 15УТ (заводской шифр У-58Т). На самолете установили лишь стандартный комплект навигационного и связного оборудования Су-15. дополненный самолетным переговорным устройством СПУ-9 и магнитофоном МС-61. В результате УТС получился весьма -пустым». Штатные пусковые устройства сохранили, но на них предусматривалась подвеска только габаритно-весовых макетов ракет. За счет второй кабины объем топливного бака № I уменьшился на 900 л. поэтому, чтобы хоть немного компенсировать сокращение запасов топлива, в хвосте разместили дополнительный бак №5 емкостью 180 л. Для компенсации смещения центровки в НЧФ пришлось разместить центровочный груз. В итоге масса пустого самолета выросла до 10660 кг. что при сокращении внутреннего запаса топлива до 5010 кг обещало существенное снижение дальности полета.
Су- 15TM №10-07 с подвешенными УПК-23-250 и блоками УБ-32. Испытания по «фронтовому применению». Владимировка, 1975 г.
Увеличенный стабилизатор, установленный на Су-15ТМ №03-03
Прочностной экземпляр "спарки" был построен в конце 1967 г. Сборку первого летного закончили в Новосибирске летом 1968 г. Машина оснащалась крылом без "наплыва", а система УПС на ней не задействовалась. Для приемки самолета в начале августа из ОКБ прибыла группа специалистов. возглавляемая ведущим инженером Л. А. Рюминым Ведущим летчиком- испытателем был назначен Е. К. Кукушев. Первый полет на "спарке" он выполнил 26 августа и к 16 сентября перегнал ее в Жуковский. Провести там полноценные ЛКИ не удалось, т. к МАП торопил с передачей самолета на Госиспытания, и уже 2 октября машина перелетела во Владимирову. Там летно-конструкторские испытания продолжались параллельно с Государственными и завершились к 12 декабря.