1978年以苏-24M为基础的战术侦察机苏-24MP研制成功，主要是用于前线战术侦察，机头下有一小整流罩，机上加装电子侦察设备。其侦察系统能自动或手动执行指定工作。MP型保留携带空对地导弹的能力，其中65架由M型改进。由于加装了外挂物，速度有所下降。
1976年出现了苏-24МП，它是在苏-24MP基础上改进的侦察/电子战型。机头与苏-24MP又有不同，1979年12月首飞。机腹挂架携带一个长6米的圆形吊舱，也可换挂长4米的吊舱。该吊舱侧面扁平，估计内装有侧视雷达。右外侧挂架带小型设备吊舱。保留了空中加油及携带空地导弹的能力。机头罩缩短，在每侧发动机进气道的前段下方有“曲棍球棒”天线。1985年开始装备波罗的海舰队，取代了图-16。
苏-24MK是苏-24M的出口型，在80年代末出口伊朗、伊拉克、利比亚和叙利亚。MK型性能有所降低。截止1992年，苏-24的总数为900多架。俄罗斯空军将逐步用苏-34取代苏-24战斗轰炸机。
2003年7月，现负责苏-24改进的俄罗斯新西伯利亚航空制造协会宣布，将于2004年向阿尔及利亚交付最后9架经过现代化改造的苏-24M。2000年，俄罗斯国防部与阿尔及利亚签署了一份合同，同意出售22架苏-24M轰炸机给阿尔及利亚。不过，合同的金额并没有透露。
目前苏-24最新的改型为苏-24M2，换装苏-27IB的导航攻击与火控系统，增加使用多种精确制导空地导弹和R-73格斗导弹的能力。2007年初，两架苏-24M2已经交付使用。俄军计划将24架苏-24M升级到M2标准。
2004年8月，据俄罗斯《红星报》消息，俄罗斯国防部长谢尔盖·伊万诺夫星期表示，俄罗斯将为苏-24轰炸机装备高精度武器瞄准系统，以及发射后不管精确制导武器。据悉，俄罗斯国防部是在刚刚举行的“边界-2004”集体安全快速反应部队演习后做出的上述决定。伊万诺夫在俄政府工作会议上指出，在此次演习过程中，俄空军苏-24战机就使用了高精度的武器瞄准系统。俄罗斯国防部长指出，俄将为空军改进和购买苏-24前线轰炸机，这种飞机非常适合俄军在山区进行作战，尤其是消灭在车臣山区的武装分子营地。同时谢万诺夫指出，他本人亲自观摩了演习的全过程。他表示，此次在吉尔吉斯斯坦举行的军事演习是最大规模的，演习中有1000名军人和500套军事装备参加，其中俄罗斯方面就派出了包括苏-24轰炸机、苏-25强击机、苏-27歼击机、卡-50直升机等30多架战机参演。
2007年8月，俄罗斯媒体援引来自莫斯科-2007国际航空航天展会的消息报道称，今后几年，俄罗斯将按照苏-24M2的标准对现有的全部苏-24轰炸机进行改造升级。苏-24M2装备有最新型航空无线电电子设备，能够使用为苏-34型轰炸机研制的全套火控系统。苏-24M2由苏-24M改进而来，其不同之处在于苏-24M2的导航系统精确性有所提高，包括计算机系统和导航系统在内的机载核心系统得到全面更新。俄罗斯空军在换装苏-34型轰炸机之前的10~15年间，仍将装备苏-24M2轰炸机。
