В конце 1960-х годов в ОКБ Ильюшина  снова начали создавать бронированный штурмовик. В инициативном порядке была все-таки продолжена разработка «ильюшинского» двухместного штурмовика, которой руководил Г.В. Новожилов. Новый самолет получил обозначение Ил-102. В новом самолете по сравнению с Ил-42, изменилась форма носовой части фюзеляжа, улучшился обзор вниз-вперед, а также  оснащен новыми, более мощными двигателями и более сильным вооружением.

Основное отличие Ил-102 от Су-25 состояло в наличии второй кабины для стрелка. Скорее всего, это обстоятельно негативно сказалось на судьбе машины.  Несмотря на то, что компоновка ИЛ-102 не отличалась от Ил-40, но это был совершенно новый штурмовик, выполненный в стиле «ретро». За тридцать лет в авиастроении произошли изменения, появились новые технологические процессы, конструкционные материалы, оборудование, более экономичные ТРД. Также были разработаны новые средства спасения экипажа. Сейчас во всем диапазоне высот и скоростей, и во время стоянки летчика надежно спасают универсальные катапультные кресла К-36Л, а воздушного стрелка — К-36Л-102.

Во внешнем виде Ил-102 изменилась конструкция главных опор шасси, которые поворотом против потока убираются в обтекатели под крылом. В результате появилось место для дополнительных внешних узлов подвески оружия.  Новая аэродинамическая компоновка крыла дала возможность отказаться от гребней на его поверхности. Следует также отметить, что благодаря использованию ТРД РД-33И с повышенной на 60% тягой, увеличился взлетный вес до 22000 кг, а боевой нагрузки до 7200 кг. Из-за увеличения габаритов и массы самолета пришлось отойти от традиционной «ильюшинской» схемы бронирования. Конструкторам пришлось отказать от единого бронекорпуса, который включал в себя все жизненно  важные части самолета.  Кабины экипажа, и, частично,  двигатели и  систему подачи топлива решили заменить броней.  Топливные баки установили в центральной части фюзеляжа, лишив их бронирования.  Оборонительная стрелковая установка экранировала кабины спереди и сзади, а двигатели экранировали с боков, а пушка – снизу.
Несмотря на негативные отзывы Министерства обороны, Ил-102 первый полет совершил в сентябре 1982 года.  С 1982 по 1984 годы на этом самолете было выполнено 250 полетов. За это время  не произошло ни одной поломки или серьезного отказа бортовых систем. Ил-102 продемонстрировал высокую маневренность штурмовика, его  минимальный радиус виража составил всего 400 м.
В 1984 году Ил-102 был поставлен  на консервацию в  ангар ОКБ им. Ильюшина на аэродроме ЛИИ МАП  (г. Жуковский). В 1992 году в Московском авиасалоне  Ил-102   немного побыл «звездой» последний раз, и после этого канул в небытие.