Πρόκειται για εκσυγχρονισμένη έκδοση του Su-24M. Φέρει νέας γενιάς συστήματα ελέγχου πυρός, το σύστημα δορυφορικής ναυτιλίας Α-737 (GLONASS/ NAVSTAR), συστήματα αυτοπροστασίας και ραδιοναυτιλιακό και επικοινωνιακό εξοπλισμό, σύστημα ναυτιλίας VOR, ILS. Εγκαταστάθηκε βελτιωμένο ραντάρ και ηλεκτροοπτικό σύστημα σκόπευσης. Το πιλοτήριο εφοδιάστηκε με ψηφιακές οθόνες πολλαπλών λειτουργιών. Το σύστημα έλεγχου του αεροσκάφους παρέχει σταθερή πλοήγηση και σε συνδυασμό με το βελτιωμένο ραντάρ έχει δυνατότητα παρακολούθησης του εδαφικού ανάγλυφου (Terrain following) με σύστημα εξομάλυνσης της πτήσης σε χαμηλό ύψος 30-50 μέτρων για μεγάλη διάρκεια (και για μικρά διαστήματα μέχρι 10-30 μέτρα). Στη σύνθεση του οπλισμού προσθέθηκαν πύραυλοι Χ-59M, Χ-31P (βλήμα αντιραντάρ παθητικής καθοδήγησης) και βόμβες ελεύθερης πτώσης.
Η πρώτη επίσημη εμφάνιση της έκδοσης αυτής πραγματοποιήθηκε στην αεροπορική έκθεση του MAKS-2001, στην στατική έκθεση παρουσιάστηκε το πρωτότυπο Su-24M2.
| Οι επιχειρησιακές μοίρες: |
| Αεροπορική βάση: Dzhida Μοίρα/Μονάδα: 2η Μοίρα Βομβαρδισμού Τύπος: Su-24M |
| Αεροπορική βάση: Siversky-2 Μοίρα/Μονάδα: 67η Μοίρα Βομβαρδισμού Τύπος: Su-24M |
| Αεροπορική βάση: Hurba Μοίρα/Μονάδα: 277η Μοίρα Βομβαρδισμού Τύπος: Su-24M |
| Αεροπορική βάση: Pereyaslavka-2 Μοίρα/Μονάδα: 302η Μοίρα Βομβαρδισμού Τύπος: Su-24M και Su-24M2 |
| Αεροπορική βάση: Voronezh Μοίρα/Μονάδα: 559η Μοίρα Βομβαρδισμού Τύπος: Su-24M |
| Αεροπορική βάση: Chernyahovsk Μοίρα/Μονάδα: 4η Μοίρα Βομβαρδισμού Ναυτικού Τύπος: Su-24M |
| Αεροπορική βάση: Lipick-2 Μοίρα/Μονάδα: 968η Μοίρα δοκιμών Τύπος: Διαθέτουν μερικά Su-24M ή Su-24M2 |
| Αεροπορική βάση: Ostrov Μοίρα/Μονάδα: 240η Ειδική Μοίρα Τύπος: Su-24M |

Su-24M2: Οπλισμός.
Σχέδιο τριών όψεων

Τεχνικά χαρακτηριστικά
| ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΗΣ | OKB Sukhoi |
| ΧΩΡΑ | Ρωσία |
| ΤΥΠΟΣ |
Βομβαρδιστικό μετώπου
|
| ΠΛΗΡΩΜΑ | 2, άτομά |
| ΠΡΟΩΘΗΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ | Δύο στροβιλοκινητήρες, NPO Saturn Al-21-F-3A |
| Μέγιστη ώση, kgf | 2x11.250 |
| ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ | |
| Μήκος, m | 24,59 |
| Ύψος αεροσκάφους, m | 6,19 |
| Εκπέτασμα πτέρυγας, m | - |
| - με πληρη οπισθοκλιση (69ο) | 17,64 |
| - με ελαχιστη οπισθοκλιση (16ο) | 10,37 |
| Επιφάνεια πτέρυγας, m2 | - |
| - με ελάχιστη οπισθόκλιση | - |
| - με μέγιστη οπισθόκλιση | - |
| ΒΑΡΗ | |
| Μέγιστο βάρος απογείωσης, kg | 39.700 |
| Μέγιστη βάρος προσγείωσης, kg | 28.000 |
| Κανονικό βάρος απογείωσης, kg | 33.500 |
| Βάρος κενό, kg | 22.300 |
| Εσωτερικά μεταφερόμενα καύσιμα, kg | 9.800 |
| Βάρος μεταφερόμενων καύσιμων με εξωτερικές δεξαμενές, l. | 6.590 |
| Βάρος οπλικού φορτίου, kg | 8.000 |
| ΕΠΙΔΟΣΕΙΣ | |
| Μέγιστη ταχύτητα, km/h | 1.700 |
| Μέγιστη ταχύτητα, επίπεδο θάλασσας km/h | 1.400 |
| Μέγιστη ταχύτητα, σε χαμηλό ύψος, km/h | - |
| Εμβέλεια, km | - |
| Επιχειρησιακή ακτίνα δράσης, km | |
| - χωρίς εξωτερικές δεξαμενές καύσιμου | 390 |
| - με εξωτερικές δεξαμενές καύσιμου | 560 |
| Επιχειρησιακή οροφή, m | 11.000 |
| Όρια φόρτισης, g | 6,5 |
| ΟΠΛΙΣΜΟΣ | Ένα πυροβόλο GSh-6-23M, με 500 βλήματα. Φορείς μεταφοράς οπλισμού 8. Δυνατότητα μεταφοράς βλημάτων αέρος-επιφάνειας Kh-23, Kh-23M, Kh-28, Kh-25MR, Kh-25ML, Kh-29L, Kh-29T, Kh-31P, Kh-58U, Kh-58E, Kh-59, μέχρι 2 βλήματα αέρος-αέρος R-60 ή R-60M. Κατευθυνόμενες αεροπορικές βόμβες KAB-500L, KAB-500KR, KAB-1500L. Βόμβες ελεύθερης πτώσης FAB-100, FAB-250, FAB-500M62, FAB-500M54, 3B-500Sh, 3B-500GD, RBK-250, RBK-500. Μη κατευθυνόμενες ρουκέτες S-5, S-8KO, S-13T, S-130F, S-24B, S-250F, S-250FM. Το αεροσκάφος μπορεί ακόμη να μεταφέρει και 3 ατρακτίδια SPPU-6 των 23mm (ελεγχόμενο εξάκαννο πυροβόλο 9Α-620 ή 9Α-798 με 400 βολές ο έκαστος), και ατρακτίδια KMGU |