В такой ситуации Павел Осипович при нял очень важное решение о применении на Т-58 вместо одного АЛ-7Ф двух достаточно доведенных двигателей типа Р-11Ф-300 разработки ОКБ-300 (главный конструктор С. К. Туманский). Новый вариант самолета обозначили Т-58Д Двигатели Р 11Ф2 300 («изд. 37Ф2») установили на нем аналогично тому, как это было сделано ранее на летающей лаборатории Т-5 (см. -АиВ-, №6/98). В результате, фюзеляж самолета в плановой проекции стал напоминать «молодца, туго перетянутого в талии-. Позднее причиной такого конструктивного решения стали называть следование «правилу площадей», но истина была прозаичнее: все получилось само собой при доработке исходной машины.
При отсутствии официального задания на новый самолет его создание продолжалось полулегально, хотя руководство ГКАТ и ВВС знало о проводимых роботах. Это вносило свою специфику и процесс. Например. в отношении выбора системы вооружения между промышленностью и ВВС наметились серьезные разногласия ГКАТ настаивал на применении модернизированной РЛС -Орел- и ракет К-8М2. указывая. что в этом случае новый комплекс будет создан в кратчайшие сроки. Военные же считали, что необходимо использовать РЛС типа -Смерч- и ракеты К-40, обладавшие существенно лучшими характеристиками и обеспечивавшие полноценную стрельбу в ППС. В рамках ведомственной субординации Сухой был вынужден ориентироваться на использовании усовершенствованной РЛС типа «Орел», названной «Соболь». К концу года в 0КБ-339 изготовили летный образец станции, оснащенный новым вычислителем.
Так как было ясно, что новый самолет изрядно потяжелеет по сравнению со своим предшественником, то при неизменной геометрии крыла должны были неизбежно ухудшиться взлетно-посадочные характеристики (ВПХ). Для компенсации было решено установить на Т-58Д -реактивные закрылки», т. е. оснащенные системой управления пограничным слоем (УПС). Она обеспечила обдув закрылков воздухом, отбираемым от компрессоров двигателей. Для этого на Т-58Д пришлось изменить схему крепления закрылка, который вместо выдвижного стал поворотным. Под большие нагрузки было доработано шасси.
Заново на самолете спроектировали, по сути, только фюзеляж. В его носовой части (НЧФ). под радиопрозрачным конусом находилась антенна РЛС. Конус плавно переходил в предкабинный отсек, в котором размещались блоки станции. Затем следовал кабинный отсек и сверхзвуковые плоский боковые воздухозаборники, каждый из которых оснащался вертикальным клином торможения и подвижной панелью. Обводы средней части фюзеляжа имели уже упоминавшуюся "приталенность". В хвостовой части (ХЧФ) размещались двигатели, и фюзеляж вновь расширялся. Для снижения донного сопротивления на фюзеляже устанавливался хвостовой кок со специально спрофилированными стекателями.