Après des études techniques à Moscou il sert pendant la Première Guerre mondiale dans l'armée. Démobilisé, il retourne passer son diplôme d'ingénieur. En 1925, sa thèse est intitulée chasseur monomoteur de 300 CV sous la direction d'Andreï Tupolev à l'Université Technique d'État de Moscou. Il commence sa carrière comme dessinateur à l'institut central d'aérohydrodynamique (TsAGI), mais en 1932, il est déjà chef du bureau d'études Tupolev et en 1938, il dirige celui de la conception.

En septembre 1939, il fonde un bureau indépendant à Kharkov puis obtient son transfert à l'aérodrome de Podmoskovye à la mi-1940. En 1942 son projet Su-6 fut écarté en faveur de l'Iliouchine Il-2.

Il est considéré comme le père du bombardier à long rayon d'action "RD" plus connu sous la désignation ANT-25 ou DB-1 (vol record de Valéry Tchkalov), du bimoteur Rodina DB-2 sur lequel les aviatrices soviétiques Grissodoubowa, Ossipenko et Raskova accomplirent en 1938 leur vol record Moscou-Extrême Orient.

Les avions d'attaque au sol qui furent produits sont les Su-17 et Su-24. Le dernier avion de combat qu'il conçut fut le T-10 (Su-27) mais il ne vécut pas assez longtemps pour le voir voler. Le 25 décembre 1975 il reçut à titre posthume la médaille d'or de l'Académie des Sciences de l'Union soviétique pour l'ensemble de son oeuvre.

Nota: Les dates doubles indiquent en premier lieu la date selon le Calendrier julien en vigueur jusqu'à la Révolution russe 1917 et en deuxième lieu, celle du calendrier grégorien utilisé dans les pays occidentaux depuis le 16^e/18^e siècle. Voir aussi : Wikipédia: conventions de transcription du russe en français.