Koneen moottorina oli Ljulka AL-7F. TsAGIn kanssa tehty yhteistyö[3] aiheutti saman kaltaisuuden MiG-21:n kanssa.[4] Myös koneiden lentoarvot ovat lähellä toisiaan. Huippunopeus oli yli 2.0 Machia (2 120 km/h) ja lakikorkeus 20 000 metriä.[5] Pisin lentomatka oli 1 350 kilometriä.
Su-9:ssä oli pelkkä ohjusaseistus, normaalisti neljä ilmataisteluohjusta (R-5; AA-1Alkali) [6] ja myöhemmin myös R-8 eli AA-3Anab. Vladimir Iljušin rikkoi 1959 konetyypillä korkeuslennon maailmanennätyksen: 94 659 jalkaa eli 28 852 metriä.[7]
