米亞西舍夫M-50項目失敗後，蘇聯並未停止研發超音速轟炸機的腳步。儘管在上世紀50年代，蘇聯總理赫魯雪夫對洲際彈道飛彈表現出強烈偏愛，並為此不惜取消許多飛機項目，但隨著50年代末60年代初北美XB-70「女武神」轟炸機項目的上馬，有力說服了克裡姆林宮：蘇聯也應該擁有自己的三倍音速轟炸機。
XB-70「女武神」
新轟炸機項目在1962年12月開始預研，雖然此時蘇聯空軍已經開始裝備圖-22「眼罩」超音速轟炸機，但該機最大速度僅為1.42馬赫，實用升限13100米，航程4800公裡，並無法滿足蘇聯空軍的需求，因此蘇霍伊、圖波列夫、雅科夫列夫三家主要設計局都開始探索更先進的超音速轟炸機。
蘇聯女武神
與XB-70不同，「蘇聯女武神」的主要任務並不是對敵國進行戰略打擊，而是主要用於摧毀美國航空母艦戰鬥群並執行戰略偵察任務，該機將是一種中程戰術轟炸機，甚至還會成為蘇聯超音速客機的起點。新轟炸機預研從一開始就爭吵不斷，焦點集中在到底應不應該花費巨大代價研製一種3馬赫不鏽鋼/鈦合金飛機，2馬赫級別的鋁製飛機顯然更加現實。
雅克-33三面圖
無論如何，經過一番權衡後，蘇聯政府還是在1963年1月確定新轟炸機將是3馬赫設計，升限20000-24000米，巡航速度2.8馬赫，具有6000公裡的高空內油航程，並能在簡易跑道上起降。該機可通過發射兩枚巨大的5馬赫Kh-45「閃電」超音速反艦/空地飛彈對目標發起致命一擊，並憑藉3馬赫衝刺能力足以逃避美國海軍最先進的艦載戰鬥機的攔截。儘管雖然此時XB-70已量產無望，轉為研究用途，但蘇聯人仍認為3馬赫轟炸機仍具很高的戰術價值，將成為令美國航母恐懼的殺手。
圖-135模型
在蘇霍伊、圖波列夫和雅科夫列夫設計局提交的T-4（T代表三角翼）、圖-135和雅克-33超音速轟炸機方案中，雅克-33由於體形太小（只與英國TSR.2相當），根本無法滿足要求，因此首先出局。圖-135儘管看上去像B-70，但實際上是一種2.35馬赫的鋁製飛機。只有蘇霍伊T-4從一開始就毫不妥協地選擇了3馬赫設計，因此最終在1963年4月獲勝。
T-4早期方案
這無疑觸動了圖波列夫設計局在轟炸機領域的奶酪，因此該設計局表示了強烈反對，甚至蘇霍伊設計局內部也有許多部門負責人不支持研製T-4，認為背叛了設計局研發戰鬥機的主業，苛刻的性能要求和有限的資源將使設計局無力承受。
索特卡
不管怎樣，蘇霍伊的T-4還是開始了詳細設計。在中央空氣流體動力學研究院（TsAGI）的大力協助下，蘇霍伊設計局對50多種氣動布局進行研究，並考察了圖曼斯基R-15BF-300和祖貝特斯RD-17-15渦噴發動機，最終確定T-4將安裝四臺科列索夫RD-36-41發動機。
RD-36加力渦噴也是圖-144超音速客機的動力裝置
經過大量風洞測試後，T-4的氣動布局被鎖定在了鴨式三角翼，測試表明這種布局能降低2%的亞音速和3-5%的超音速配平阻力，使飛機航程增大7%。1966年，蘇霍伊設計局改裝了一架蘇-9截擊機，對T-4的各種機翼構型進行了飛行測試，同樣在1968年，T-4的鴨翼也被安裝在一架蘇-7U教練機上進行試飛。此外還有更多的飛行測試臺對T-4將要使用的航電設備和其他系統上進行測試。
T-4的布局演進
用於測試T-4三角翼的蘇-9
在不同構型中，發動機艙兩兩成對布置至於機翼或機身兩側的發動機艙中。1964年10月，翼下發動機艙的T-4早期方案通過了蘇聯國家飛機技術委員會（GKAT）的初步設計審查。1965年1月，設計師決定像B-70一樣將所有發動機並排安裝在機腹而不是之前的成對安裝，使T-4在外形上更加接近「女武神」。T-4全尺寸模型的審查在1966年1月17日至2月2日進行，蘇霍伊為模型配備各種可拆卸飛彈和偵察吊艙。
T-4的最終設計
T-4全尺寸模型
T-4的初步設計於1966年6月完成，開始製造一架試飛原型機和一架地面試驗機體。由於T-4起飛重量預計為100噸，因此該機獲得了「產品100」的設計代號，綽號「索特卡」（一百之意）。首架試飛原型機的編號將是101，靜態測試樣機編號100S，蘇霍伊還規劃了具有改進結構並採用更多複合材料，取消了脆性合金的102號原型機，用於測試導航/攻擊系統、實彈測試和確定武器發射包線的103和104號原型機，用於航電集成的105號原型機，以及擁有完善打擊/偵察系統的106號原型機。
細品T-4
T-4具有直徑僅2米的纖細機身，雙三角機翼相對厚度只有3%並具有鋒利的固定前緣，內翼段前緣後掠74度44分，外翼段前緣後掠60度7分。每側機翼後緣有三塊升降副翼操縱面，垂尾後緣具有兩塊方向舵。梯形鴨翼被安裝在前機身兩側的機翼前緣位置，與主翼間距比XB-70更小。
製造中的首架T-4原型機
4臺RD-36-41加力渦噴發動機安裝在機腹下方的一體式發動機艙內，單臺加力推力16噸，兩兩共享一個楔形進氣道，在總體設計上與XB-70極為接近。機腹發動機艙集成有起落架艙，雙輪前起落架向後收入發動機機艙前部的進氣口隔道中，四輪小車式主起落架向前收入發動機艙兩側進氣道與側壁之間的空間。機尾減速傘艙內置四個十字形減速傘，以縮短降落滑跑距離。
T-4的進氣口/發動機艙設計
三馬赫能力使T-4成為一架動態不穩定的飛機，為了解決配平問題，蘇霍伊為該機研製了先進的帶機械備份的模擬式四冗餘電傳飛控系統，並輔以機身油箱自動配平系統，使該機在所有速度範圍內都能正確飛行。由於降落時四臺發動機的推力管理會讓飛行員手忙腳亂，因此該機還具備自動油門系統。自動駕駛儀甚至將使T-4具有低空自動地形跟蹤飛行能力，能依靠地形躲避雷達跟蹤。
與日後問世的圖-144和「協和」客機一樣，T-4也配備有可動機鼻，在空速低於700公裡/小時時下偏露出形似火車頭的駕駛艙三片擋風玻璃，讓飛行員能看到跑道。機鼻抬起後，飛行員就只能通過駕駛艙兩側的舷窗向外觀察了。
T-4的可動機鼻
T-4的風擋
巨大的T-4隻有兩名機組人員（這也是該機高自動化的原因），包括飛行員和導航員/武器系統操作員，他們通過駕駛艙頂部的艙門進入串列座艙，前後座艙都配備有K-36彈射座椅。為了防止可動機鼻故障後在起降中失去前方視野，在試飛員要求下，T-4原型機在製造中增加了潛望鏡。T-4駕駛艙在非常寬敞，在布置上力求使機組感覺儘可能舒適，並具有洗手間以支持長航時任務。
T-4的飛行員座艙儀表
增壓座艙之後是專門用於安裝電子設備的大型製冷航電艙，接下來是三個機身油箱，可載油57噸。此外T-4還可在翼下掛載兩具副油箱以擴大航程，並具有空中加油能力。
T-4總體布置
閃電飛彈
T-4的主要武器是與項目同時研發的Kh-45「閃電」空面飛彈，由「彩虹」設計局研製。兩枚飛彈被並列掛載於機腹，具有常規或核戰鬥部來執行反艦或對地攻擊任務，發射重量4.5噸，最大飛行速度7000公裡/小時，最大射程1500公裡。T-4將配備複雜的導航/火控雷達以及用於引導飛彈的數據鏈系統，該機沒有自衛武器，依靠自身速度和先進電子對抗系統就足以擺脫當時戰鬥機和飛彈的攔截。T-4還可掛載內置膠片相機、紅外成像儀和側視機載雷達（SLAR）的偵察吊艙執行戰略偵察任務，該機最大有效載荷為19噸。
Kh-45「閃電」空面飛彈
T-4發射Kh-45的情景
和XB-70一樣，為了承受3馬赫速度下的氣動摩擦加熱，T-4主要採用不鏽鋼和鈦合金製造，包括VT-20、VT-21L和VT-22鈦合金、VIS-2和VIS-5不鏽鋼以及VKS-210結構鋼。蘇霍伊為此發展了自動焊接系統，能完成96％的焊接工作。為了在較高的機身溫度下安全存儲燃料，蘇霍伊還專門為T-4研製了高閃點RG-1燃油，並為機身油箱配備了氮氣填充系統。RG-1燃油也被作為冷卻劑來吸收機身蒙皮熱量，因為在超音速飛行中，T-4機身蒙皮能達到300攝氏度高溫。
組裝中的T-4原型機
機鼻雷達罩也給設計師帶來了很多問題，甚至成為最困難的任務之一。T-4的雷達罩在透波前提下還要承受巨大氣動載荷和600攝氏度高溫，最終蘇霍伊設計出一種用浸漬耐熱粘合劑的玻璃纖維蜂窩材料製造的雷達罩，有五層結構，主載荷由厚度僅為1.5毫米的中間層承擔，雷達罩外部覆蓋有耐熱和耐候的有機矽塗層，最終圓滿完成設計任務。
T-4的高科技雷達罩
大量新技術、新機械和新材料使T-4在研製中獲得了600多項專利，有力推動了蘇聯航空工業的發展，當然也使T-4原型機的研發和製造成本相當於等重的黃金，也就是100噸黃金。
黯然謝幕
1971年秋，T-4首架原型機「黑色101號」從圖西諾飛機製造廠下線，同年12月30日，該機被運輸到茹科夫斯基試飛中心準備試飛。1972年4月20日，著名試飛員弗拉基米爾·伊柳辛（Vladimir Ilyushin，伊柳辛設計局創始人謝爾蓋·伊柳辛的兒子）和導航員尼古拉·阿爾菲約洛夫（Nikolai Alfyorov）被確定為首飛機組，由於莫斯科附近的森林大火導致天空中瀰漫著煙霧，原型機首飛被推遲到同年8月22日才完成。
T-4原型機101號
隨後試飛速度逐漸加快，但前5次試飛都是在起落架沒有收起的情況下進行的。1973年8月8日的第9次試飛，該機的速度達到了1.28馬赫。儘管試飛顯示後機身油箱需要增加一個鋼製隔熱罩，並且液壓系統也存在一些問題，但總體沒有出現嚴重問題。飛機表現出很好的操控性能，自動系統也無需飛行員更多關注，突破音障非常輕鬆，僅能從馬赫表上看出來，機鼻下垂後的降落視野也很好。密切關注試飛的蘇聯空軍對此感到十分興奮，並在即將到來的五年計劃（1975-1980年）訂購了首批250架飛機，生產型將在喀山飛機製造廠製造。
不收起落架的早期試飛
T-4的一次完整試飛
此時第二架原型機102號已經完工，103和104號原型機也在製造中。到1974年1月，101號原型機已經完成10次試飛，在12000米高度達到1.36馬赫的速度。但就在蘇霍伊準備全力拓展T-4性能包線時，該機的命運已經被烏雲籠罩。地空飛彈殺傷力的增強以及遠程空空飛彈與高速截擊機的出現使T-4生存能力下降，雖然速度和高度仍然有用，但是從成本效益的角度看並不能提供足夠優勢來抵消研發該機的巨大投資。此外為了集中資源大量生產蘇聯空軍更加急需的米格-23，前途已經黯淡的T-4即將被忍痛拋棄。
即將夢碎的「航母殺手」
1976年2月28日，蘇聯航空工業部長捷緬耶夫下令終止T-4的研製，以集中力量和資源研製圖-160戰略轟炸機。該命令發布後，蘇霍伊設計局提交了T-4項目的最終造價估算，這筆費用高達13億盧布，而當時1盧布相當於0.75美元。
尾聲
T-4被取消後，不甘心的蘇霍伊設計局又提出了可變後掠翼的T-4M改進型，大幅提高低速飛行性能，但並未被採納，此外還提出了T-4的超音速客機版本，也停留在紙面。只飛行了10架次共積累10小時20分鐘飛行時間的T-4 101號原型機在1982年被莫尼諾航空博物館收藏，102號原型機從未離開地面，最後被拆解報廢，建造中的103和104號則直接在生產線上被拆毀。
T-4M
基於T-4早期設計的客機
T-4「航母殺手」的角色最終被圖-22M「逆火」轟炸機取代，該機在研製中發展的許多新技術被用於圖-144超音速客機和圖-160超音速轟炸機的研發。蘇霍伊設計局此後專注與戰鬥機研發，最終推出了十分成功的蘇-27「側衛」系列戰鬥機。