Проектирование Т-6 началось в 1965 г, Конструкторы максимально использовали опыт разработки самолета С-6 и испытаний летающей лаборатории Т-58ВД, Компоновка первого варианта бомбардировщика Т-6 во многом повторяла Т-58ВД - треугольное крыло малого удлинения, комбинированная силовая установка: два маршевых двигателя в хвостовой части фюзеляжа плюс подъемные двигатели в районе центра масс самолета.
Первую опытную машину, получившую обозначение Т6-1, построили к лету 1967 года. В силовой установке самолета использовали два новых маршевых двигателя Р-27Ф2-300** с форсажной тягой по 7800 кг и четыре подъемных двигателя РД-36-35 тягой по 2350 кг. Подъемные двигатели устанавливались в фюзеляже с наклоном вперед, попарно по обе стороны силового шпангоута крепления основных опор шасси. В хвостовой части фюзеляжа между отсеками маршевых двигателей крепился
контейнер тормозного парашюта, а по бокам сопел - тормозные щитки. Для Т-6 была спроектирована новая кабина экипажа, в которой летчик и штурман-оператор располагались рядом (по типу кабины F-111).
Самолет, скомпонованный по схеме высокоплана, имел треугольное крыло с изломом по передней кромке, как на перехватчиках Су-15 одиннадцатой и более поздних серий. Установленный по оси фюзеляжа стабилизатор выполнен цельноповоротным с независимым приводом каждой консоли. НаТ6-1 впервые применен киль нетрадиционной для ОКБ Сухого формы - с большим удлинением и сужением.
Шасси выполнено по трехопорной схеме с носовой управляемой стойкой. Все стойки шасси монтировались на фюзеляже и имели спаренные колеса, что позволяло эксплуатировать самолет с грунтовых взлетно-посадочных полос.
Бомбардировщик имел шесть узлов подвески вооружения: два подфюзеляжных и четыре крыльевых. Взлетный вес самолета - 26100 кг.
2 июля 1967 г. шеф-пилот ОКБ В.С.Ильюшин впервые поднял в воздух новый опытный бомбардировщик, Т6-1 планировалось показать на авиационном празднике в Домодедово, но по причине недостаточной облетанности машины от показа отказались***. В течение 1967-68 гг. летчик-испытатель Е.С.Соловьев, ранее много летавший на Т-58ВД, проводил всесторонние испытания нового самолета.
В процессе испытаний 16-1 в 1968 г. двигатели Р-27Ф2-300 были заменены на более мощные, разработанные в ОКБ A.M. Люльки двигатели АЛ-21Ф с форсажной тягой по 11200 кг. Под эти двигатели доработали хвостовую часть фюзеляжа; изменили ее конструкцию и внешние обводы. С новой силовой установкой предполагалось значительно повысить летно-тактические характеристики бомбардировщика. Для улучшения путевой устойчивости законцовки крыла отогнули вниз и установили подфюзеляжные аэродинамические гребни. Тормозные щитки были демонтированы. По требованию разработчиков радиолокационной станции изменили форму носового радиопрозрачного обтекателя - он стал более коротким (при этом скоростные характеристики машины не ухудшились).
