二战结束后不久，苏联迅速开始研发新一代喷气式战术轰炸机，以取代在二战中使用的螺旋桨驱动轰炸机如伊尔-2等。为了应对这一需求，三种设计方案进入了竞争阶段：伊尔-28（双引擎），图-37（三引擎）和苏-10（四引擎）。这些项目分别由不同的航空大师主导，而苏霍伊在1946年初被指派负责开发一款全新的关键战术轰炸机。1946年2月，委员会明确要求苏霍伊研制一款四引擎战术轰炸机，这标志着苏-10项目的启动。
苏霍伊团队面临的技术难题不少，其中最具挑战性的是缺乏足够可靠的发动机。委员会要求苏霍伊使用德国的Jumo 004发动机，这款发动机是最早实用化的轴流式涡轮喷气发动机。苏联不仅缴获了大量原始的Jumo 004发动机，还在国内开始了仿制工作。虽然这种发动机适合轻型飞机如战斗机使用，但由于轰炸机需要更强大的推力，委员会决定给苏-10装备四台发动机，用数量来弥补推力不足的缺陷。
展开剩余72%尽管面临种种困难，苏-10的研制进展较为迅速。原计划生产两架原型机，但最终只制造了一架。该机于1948年2月完成，比预期的完成时间晚了整整一年。苏-10的结构为全金属，采用雪茄形机身，配备了液压控制系统来操控副翼和方向舵等。其主翼为平直高单翼设计，尾翼则呈十字形。飞机的空重约为13500千克，最大起飞重量为21200千克，机长为19.55米，翼展为20.6米。
关于发动机的布局，苏-10的设计相当独特。每侧机翼的上下方各配备一台Jumo 004发动机，下方的发动机位置相对更靠前，呈阶梯状分布。为了缩短起飞滑跑距离，飞机配备了助推火箭，而在降落时，则通过减速伞来辅助减速。由于发动机排气会经过机翼，可能会对机翼造成损伤，因此设计师特别在这些部位加装了耐高温的波纹板。此外，喷气发动机的高油耗也是设计中的一大挑战。为了容纳足够的燃料，苏-10的机身和机翼内油箱的总容量达到了9900升。飞行员必须时刻监控各油箱的油量，以免某些油箱消耗过快导致飞机重心发生剧烈变化。
根据设计要求，苏-10的最大飞行速度为850千米/小时，最大航程为1500千米，最大升限可达12000米。这些数据基本满足了委员会的要求——即在挂载1吨炸弹的情况下，最大航程需要达到1000千米。而在武器载荷方面，苏-10的能力远远超出了这些基本要求。该机采用机腹内置弹仓，能够携带多达4吨的常规航弹，包括重量较大的FAB 3000系列炸弹。弹仓内部的框架与机翼梁连接，增强了整体强度，并配备了电动或机械绞车辅助挂载作业。
此外，苏-10配备了强大的自卫火力，共有五门B-20E 20毫米航炮，分别位于机鼻、机背旋转炮塔和机尾炮塔中。机组成员包括飞行员、领航员/投弹手、无线电员以及尾炮手。领航员/投弹手负责精确瞄准并通过自动驾驶仪引导飞机。无线电员不仅操作无线电设备，还负责遥控机背的旋转炮塔，而尾炮手则独自坐在尾炮塔内，负责后方防卫。尾炮塔采用直瞄射击方式，左右可旋转30度，俯仰角度范围为-30°至45°。为了提高飞行员和其他机组成员的生存能力，前部三名机组成员配备了防弹座椅，而尾炮手则有防弹玻璃保护。为了应对紧急情况，尾炮手的座椅可以调节高度，并且可通过爆炸螺栓将座椅和炮塔一同分离，使其安全伞降。
虽然苏-10的设计和试飞工作进展顺利，但该项目并未最终投入生产。原计划装备的Jumo 004发动机未能如期安装，取而代之的是四台推力较小的TR-1发动机，且仅进行了地面测试。1948年6月，苏联委员会最终决定终止苏-10项目，原因在于竞争对手伊尔-28的设计更具发展潜力。军方认为不应在相似的项目上浪费过多资源，从而放弃了对苏-10的进一步投资。
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