Projektowanie samolotu zakończono na początku 1946, po czym w połowie roku zbudowano prototyp do badań statycznych i drugi do badań w locie. Z powodu opóźnień w dostawie silników, został on oblatany dopiero 13 listopada 1946. Samolot oceniono jako prosty i poprawny w pilotażu i dostępny dla pilotów o średnich kwalifikacjach. Mógł on awaryjnie lecieć na jednym silniku, a także lądować z wyłączonymi silnikami. W odróżnieniu od konkurentów, Su-9 od początku mógł przenosić bomby. Na skutek prób w locie powiększono usterzenie pionowe. 3 sierpnia 1947 Su-9 został zaprezentowany na paradzie w Tuszynie pod Moskwą (m.in. wraz z Su-11 i samolotami Ławoczkina: Ła-150, Ła-156 i Ła-160).
Od 18 sierpnia 1947 prowadzono badania państwowe samolotu. Ogólnie badania prototypu Su-9 zakończono 25 maja 1948. Nie zdecydowano kierować go do produkcji, gdyż w tym czasie konstrukcja samolotu była już nieperspektywiczna i dysponował on słabszymi osiągami niż już produkowane myśliwce MiG-9 oraz nowo projektowane myśliwce Mikojana i Ławoczkina.
Budowany drugi latający prototyp Su-9 przebudowano na Su-11, z zastosowaniem silników Liulki TR-1. Planowano także wersję Su-13.