В начале 50-х годов ведущее конструкторские бюро мира приступили к разработке второго поколения реактивных истребителей, способных превысить скорость звука. Конструкторам и ученым этот самолет виделся таким: у него должно быть малое лобовое сопротивление и большая тягоживучесть.

Первой разработкой обновленного ОКБ стал фронтовой истребитель Су-7. Его модификация - фронтовой истребитель-бомбардировщик Су-7Б начиная с конца 50-х гг. стал одним из основных боевых самолетов ВВС Советского Союза. Создание Cу-7Б - важная веха в отечественном самолетостроении. Выдающимся достижением ОКБ П.О.Сухого и всего советского самолетостроения явилось создание на базе Су-7Б самолета с крылом изменяемой в полете геометрии. Такие машины получили возможность совершать не только укороченные взлет и посадку, но и длительное патрулирование, используя преимущества развернутого крыла, а также достигать больших скоростей полета при сложенном крыле.

Параллельно с Су-7 разрабатывался одноместный истребитель - перехватчик Т-3 с двигателем А.М.Люльки. Т-3 стал первым отечественным самолетом с принципиально новым крылом треугольной формы с малой относительной толщиной. Такое крыло давало ряд преимуществ на больших сверхзвуковых скоростях полета. В результате разработки истребителя Т-3 были решены важные вопросы аэродинамики больших скоростей и прочности конструкций. На модификации этого самолета Т-43 впервые в практике мирового самолетостроения П.О.Сухой применил створки перепуска с двухсторонним отклонением, обеспечивающие устойчивую работу двигателя на всех режимах полета. На самолетах Т-405 и Т-431 в 1960 - 1962 гг. летчики-испытатели В.С.Ильюшин, А.А.Кознов и Б.М.Адрианов установили четыре мировых рекорда скорости и высоты полета. Модифицируя этот самолет, П.О.Сухой создает комплексы перехвата Су-11 и Су-15, состоявшие на вооружении частей ПВО более десятка лет.

В последние годы жизни П.О.Сухого под его руководством был спроектирован целый ряд сложнейших авиационных комплексов, которые могут эксплуатироваться в любых метеоусловиях, в любое время суток. Многие из них стоят на страже наших границ и сегодня. Постоянный поиск новых решений, инженерная интуиция, большая творческая смелость Павла Осиповича позволяли ему работать над разнообразными проблемами авиастроения. Среди его разработок - экспериментальные самолеты укороченного взлета и посадки, истребители - бомбардировщики с крылом изменяемой в полете стреловидности, дальние сверхзвуковые самолеты, рассчитанные на длительный полет на больших сверхзвуковых скоростях, фронтовые бомбардировщики, штурмовики и истребители-перехватчики.

15 сентября 1975 г. Павла Осиповича Сухого не стало.

Постановлением Совета Министров РСФСР от 10 ноября 1975 г. и приказом министра авиационной промышленности от 19 июля 1976 г. опытному заводу, с которым были связаны долгие годы жизни и творчества конструктора, было присвоено его имя. Завод стал называться "Машиностроительный завод им. П.О.Сухого".