Как и любому другому новому образцу военной техники. Су-15 предстояло пройти войсковые испытания Для их проведения выбрали 611-й ИАП. и котором выделили 10 самолетов, преимущественно 3-й серии. Испытания длились более полутора лет: с 29 сентября 1967 г по 15 мая 1969 г За указанный период на этих машинах было выполнено 1822 полета, в т. ч. – 418 по программе испытаний. Дважды прошли боевые стрельбы, в ходе которых было израсходовано 58 ракет. Пуски проводились по мишеням Ла-17, Як-25РВ и МиГ-17М, а также парашютным мишеням М-6, как с задней, так и с передней полусфер. Результаты войсковых испытаний, в основном, соответствовали полученным в ходе ГСИ. но был выявлен и ряд существенных недостатков. В частности, отмечалось снижение практического потолка самолета из-за ухудшения тяговых характеристик двигателей в процессе эксплуатации, о рубежи перехвата типовых целей оказались меньшими, чем требовалось.
Эксплуатация в строю
Этот раздел предназначен для того, чтобы хоть немного согреть сердца тайных и явных -милитаристов- советской закваски. Но сначала несколько замечаний общего характера Су-15 никогда не поставлялись на экспорт. Большую часть своей биографии они прослужили в авиации войск ПВО. исключением стали 1978-87 гг. когда часть «пэвэошных» авиаполков была передана в ВВС.
К концу 1975 г предусматривалось перевооружить на Су-15 сорок один авиа полк, после чего эти перехватчики должны были составить почти половину парка боевых самолетов ПВО. На практике все получилось несколько скромнее – в начале 1976 г.. когда завершился выпуск Су-15ТМ. машины этого семейства находились на вооружении 29 строевых авиаполков (18 на Су-15 и II на Су-15ТМ) Служба большей части этих перехватчиков завершилась с развалом СССР, когда доже имевшие еще достаточно приличные остатки ресурса самолеты стали уничтожать на базах разделки авиатехники, согласно статьям договора об ограничении обычных вооружении в Европе. В Украине -пятнадцатые- прожили подольше, оставаясь на вооружении до 1996 г. Таким образом, суммарный срок службы самолета составил без малого 30 лет.
Типовыми целями для Су-15 считались различные бомбардировщики и крылатые ракеты[14*]. Первые Су-15 мог сбивать с высокой степенью вероятности, справиться со вторыми было сложнее, но все же вполне возможно. Для борьбы с истребителями -пятнадцатый-, естественно, не годился. так как не обладал необходимой маневренностью. но это и не предусматривалось техническим заданием но проектирование. Даже довооружение ракетами Р-60 нисколько не повысило его возможности в бою с истребителями, а лишь увеличило вероятность уничтожения типовой цели но малых дальностях.