В 1954 году в ОКБ П.О. Сухого были развернуты работы над созданием нового истребителя-перехватчика, получившего рабочее название Т-3. Работы велись параллельно с созданием истребителя-бомбардировщика Су-7. В 1955 году образец нового самолета, получившего обозначение Су-9, совершил свой первый полет. В 1956 году Су-9 был впервые представлен публично на аэродроме в Тушино. В 1958 году новый комплекс перехвата воздушных целей Су-9-51 был принят на вооружение ВВС СССР. В этом же году были проведены работы по модернизации перехватчика. Новую машину, получившую обозначение Су-11, оснастили модернизированным двигателем повышенной мощности АЛ-7Ф-2 конструкции А.М. Люлька, новой БРЛС «ОРЕЛ» (на Су-9 устанавливалась БРЛС ЦД-30Т). В 1959 году истребитель-перехватчик приняли на вооружение. В 1950-1960-х годах на самолете Т-431 (рекордный вариант Су-11) был установлен ряд мировых рекордов (в том числе высоты — 28852 м, и скорости на базе 500 км — 2337 км/ч). Су-11 представляет собой выполненный по классической схеме среднеплан с треугольным крылом тонкого ламинарного профиля и стреловидным хвостовым оперением. Механизация крыла, как и у самолета Су-7, состоит из щелевых закрылков, расположенных в околофюзеляжных частях и элеронов (на внешних частях крыла).
Фюзеляж самолета выполнен в соответствии с правилом площадей. Кабина пилота, расположенная в носовой части, оборудовалась катапультируемым креслом класса 0-0. Фонарь кабины каплевидной формы сдвигается назад. Он выступает за обводы фюзеляжа, что обеспечивает прекрасный обзор пилоту. Хвостовое оперение самолета состоит из классического вертикального и управляемого горизонтального оперения. На киле под рулем направления расположен контейнер тормозного парашюта, а перед хвостовым оперением на фюзеляже находятся четырехсекционные тормозные щитки. Самолет оснащался трехстоечным шасси с одинарными колесами. Главные стойки убираются в крыло, передняя — вперед в фюзеляж. Для привода управляющих поверхностей применяются необратимые гидроусилители. На самолете применен лобовой сверхзвуковой воздухозаборник, регулируемый с помощью подвижного центрального конуса, в котором располагалась антенна БРЛС. На самолете возможно применение пороховых стартовых ускорителей. Под фюзеляжем или консолями крыльев могут закрепляться подвесные топливные баки. Су-11 имеет два подкрыльевых узла подвески вооружения. На них могут располагаться УР «воздух-воздух» Р-8 как с РЛС ГСН, так и с ИК ГСН. В настоящее время Су-11 в ВВС России не применяется. В начале 70-х годов Су-11 был полностью заменен более совершенным истребителем-перехватчиком Су-15.