Экспериментальные самолеты – специально сконструированные или модифицированные летательные аппараты, созданные для проверки в полете новых научно-технических решений (профилей крыльев, сочетаний материалов, компоновок и др.). В период индустриализации СССР увеличилось финансирование ОКБ, поэтому 1930-е гг. называют золотым веком довоенного экспериментального самолетостроения. Только за 1931 г. в Комитет по изобретательству при Совете труда и обороны (существовал до 1933 г.) поступило около 1 000 заявок в области авиации.
Новаторские разработки служили демонстрацией достижений страны в самых передовых отраслях науки и техники. Так, специально для осуществления дальних перелетов бригада П. О. Сухого создала легендарный самолет АНТ-25, известный также под аббревиатурой РД («рекорд дальности»). В 1934 г. он совершил рекордный перелет по кольцевому маршруту (12 411 км за 75 часов). Командиром экипажа был Михаил Михайлович Громов. В 1937 г. летчик-испытатель Валерий Павлович Чкалов на АНТ-25 без пересадок преодолел маршрут Москва – Северный полюс – Ванкувер (США).
Перед Великой Отечественной войной многие экспериментальные темы закрылись: было не до экзотики, ВВС нуждались в боевых самолетах. В 1940-е гг. появляются такие оригинальные машины, как усовершенствованная модификация истребителя-моноплана ЦКБ-12 (И-16) с убирающимися в полете шасси, «воздушный поезд» – цельнoдеревянный планер с высоким крылом БДП-2 (ОКБ Н.Н. Поликарпова); высокоскоростной бомбардировщик 103-В (ОКБ А.Н. Туполева) и др.
В 1950-1960 гг. экспериментальное самолетостроение СССР пережило второй золотой век. Так, в 1957 г. началась разработка истребителей-перехватчиков, способных подняться на высоту 20-22 км. После появления в воздушном пространстве страны американского самолета-разведчика U-2 в ОКБ А.Н. Микояна и М.И. Гуревича создают перехватчик Е-50 с силовой установкой внутри фюзеляжа. А строительство Т-3 с треугольным крылом (ОКБ Сухого) приводит к выпуску Су-9, вооруженного ракетами «воздух-воздух», и к его последующей модификации – Су-11.
Вплоть до 1969 г., до появления в советском небе самого быстрого на тот момент серийного перехватчика на планете, неуловимой «Летучей лисицы» (а именно так назвала НАТО отечественный сверхзвуковой МиГ-25) Су-9 и Су-11 оставались самыми скоростными и высотными самолетами истребительной авиации противовоздушной обороны СССР.