L'armement de base du Su-15TM se composait d'un missile R-98MR à guidage radar sous l'aile droite et d'un missile R-98MT à guidage IR sous l'aile gauche. Deux pods canon UPK-23-250 étaient parfois emportés sous le fuselage en plus des missiles.

The base weapon suite of the Su-15TM included an R-98MR radar-guided missile under the right wing and an R-98MT IR-guided missile under the left wing. Two UPK-23-250 gun pods sometimes were carried under the fuselage in addition to the missiles.