二战结束后不久，苏联开始研制新一代喷气式战术轰炸机，以取代二战期间使用的伊尔-2等螺旋桨轰炸机，当时出现了3个竞争方案，分别是双引擎的伊尔-28、3引擎的图-37和4引擎的苏-10。从名字就能看出这些项目由不同的大师牵头，其中苏霍伊在1946年初被指派开发一个全新的重要项目，委员会在2月明确了一种4引擎战术轰炸机的基本要求，这就是苏-10轰炸机的开端。
当时摆在苏联设计师面前的困难不少，缺少可靠发动机就是其中之一，委员会要求苏霍伊使用德国的Jumo 004，这是最早实用化的轴流式涡轮喷气发动机，苏军不仅缴获了很多实物，同时在国内组织仿制。该发动机适合体量不大的战斗机或其他轻型飞机，委员会要求轰炸机安装4台发动机，纯粹就是推力不够数量来凑。
苏-10的研制工作进展很快，计划建造2架原型机，实际只建造了1架，它在1948年2月完工，比预期晚了1年。该机为全金属结构，拥有雪茄形的机身，飞机副翼、方向舵等通过液压系统进行控制，主翼为平直高单翼，尾翼呈十字形，飞机空重约13500千克，最大起飞重量约21200千克，机长19.55米，翼展20.6米。
发动机安装方式很特别，每侧机翼上下各有一台Jumo 004，下发动机位置更加靠前，呈现阶梯式分布，起飞时通过助推火箭缩短起飞滑跑距离，降落时则通过减速伞辅助。由于发动机排出的气流会经过机翼，可能造成一些损伤，设计师在相关的蒙皮部位额外安装了耐热波纹板。因为喷气发动机油耗太大，该机占用了大量内部空间容纳油箱，机翼油箱和机身内油箱总容量达到了9900升，飞行员需要严格注意各油箱的消耗量，避免因某些油箱消耗过大引起飞机重心剧烈变化。
预计轰炸机最大飞行速度850千米/小时，最大航程1500千米，最大升限12000米。这基本符合当初委员会制定的标准，他们要求轰炸机在挂载1吨炸弹的情况下达到1000千米的最大航程。
苏-10的有效挂载能力大大超过委员会的要求，它采用机腹内置弹仓，这里可以容纳4吨常规尺寸的航弹，包括FAB 3000这种大威力航弹，弹仓内的框架与翼梁相连增加强度，有2部电动或机械绞车辅助挂载弹药。根据过往的经验，苏-10需要配备强大的自卫火力，总共5门B-20E 20毫米航炮，一门位于机鼻向前射击，机背的电动旋转炮塔内有2门，机尾电动炮塔内有另外2门。
机组成员为4人，机鼻为领航员兼投弹手/前炮手，他的瞄准仪连接到自动驾驶仪，可在瞄准时精确引导飞机。飞行员和无线电员坐在更高位置的驾驶舱内，无线电员除了操作多部无线电设备，还负责遥控机背炮塔。尾炮手独自坐在尾炮塔内，他的炮塔采用直瞄射击，炮塔可左右旋转30°，俯仰角度在-30°~+45°。前部3名成员配备了防弹座椅，尾炮手则提供防弹玻璃作为保护，他的座椅可以调节高度，紧急情况下可启动爆炸螺栓将炮手连同座椅在内的整个部分与轰炸机脱离并伞降逃生。
唯一的原型机没有如期安装上Jumo 004发动机，临时安装4台推力小得多的TR-1发动机，它只进行了一些地面测试。虽然苏-10轰炸机的设计工作进展比较顺利，但委员会还是在1948年6月终止了项目，主要原因是竞争对手伊尔-28轰炸机更有发展前景，军方不愿意在同类项目上浪费资源。