Pierwszy egzemplarz przedseryjny (T6-7) powstał w fabryce w Nowosybirsku (nr 153) w grudniu 1971 roku. Ogółem do 1974 roku zbudowano 13 samolotów przedseryjnych. Próby państwowe Su-24 przebiegały bardzo ciężko, przy stracie trzech samolotów, i ukończono je dopiero w lipcu 1974 roku. Jeszcze w toku prób, w drugiej połowie 1972 roku uruchomiono produkcję seryjną. Oficjalnie do uzbrojenia samolot został przyjęty w lutym 1975 roku. Według części źródeł zbudowano 721 samolotów podstawowej wersji Su-24, w ramach 27 serii produkcyjnych. W toku produkcji seryjnej dokonywano drobnych zmian, przez co na zachodzie poszczególne serie produkcyjne otrzymywały kolejne oznaczenia Fencer-A, Fencer-B, Fencer-C. Między innymi, od 15. serii wprowadzono spadochron hamujący w owiewce u nasady statecznika, a od 21. serii uproszczono chwyty powietrza przez usunięcie ich regulacji. thumb|left|Su-24 w locie, 1985 r. Równolegle trwały prace nad ulepszoną wersją Su-24M (oznaczenie biura konstrukcyjnego T-6M), mającą rozbudowany system uzbrojenia, w skład którego wchodziła nowa generacja uzbrojenia kierowanego. Poprawiono dokładność nawigacji i systemów celowniczych, zainstalowano system samoobrony oraz zwiększono zasięg samolotu, poprzez dodanie instalacji tankowania w locie.