1937年，蘇聯(lián)的航空設(shè)計(jì)師提出了一個(gè)大膽的設(shè)想，他們打算在此前ANT-25等成功機(jī)型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)建造一架具備不加油環(huán)球飛行的平流層飛機(jī)，他們?cè)诮o斯大林的信中寫道：“留給1939年的時(shí)間不多了，出于這個(gè)原因，我們寫信給您，要求建造一架航程為1.5~2萬公里的柴油引擎飛機(jī)，它能在8千~1萬米高度飛行……”。

設(shè)計(jì)師們的提議受到了最高領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可，一方面是蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)確實(shí)已經(jīng)有不錯(cuò)的航空技術(shù)基礎(chǔ)，另一方面這也是展現(xiàn)蘇聯(lián)航空科技實(shí)力的最直接辦法。相關(guān)設(shè)想很快付諸實(shí)際，BOK-15平流層飛機(jī)橫空出世。

說到BOK-15就不得不提它的幾款前輩，例如1933年出現(xiàn)的ANT-25實(shí)驗(yàn)機(jī)，這是一架單翼單發(fā)實(shí)驗(yàn)機(jī)，具備7200千米的最大航程，不過它沒有加壓座艙等設(shè)備，飛行高度受限；BOK-7是BOK系列飛機(jī)的直接前輩之一，這是一架高空實(shí)驗(yàn)飛機(jī)，最大升限約1.52萬米，它被設(shè)計(jì)為軍用偵察機(jī)，還計(jì)劃改成高空轟炸機(jī)；BOK-11是BOK-7的武裝版本，計(jì)劃攜帶或安裝炸彈、魚雷、電動(dòng)炮塔等武器裝備，這款飛機(jī)因?yàn)檠悠谝约凹夹g(shù)指標(biāo)降低沒有完成研發(fā)。

BOK-15基本延續(xù)了BOK-7的氣動(dòng)外形，飛機(jī)尺寸巨大且結(jié)構(gòu)輕盈，硬殼式機(jī)身與加壓艙融合，機(jī)體非常的光滑流暢，機(jī)背上有兩個(gè)半圓形的座艙蓋供機(jī)組觀察使用，這并不是可打開的艙蓋，3名機(jī)組通過機(jī)腹和機(jī)背的兩個(gè)出入口進(jìn)出，其中機(jī)背艙口是緊急時(shí)使用。

3名機(jī)組為正、副飛行員和領(lǐng)航員，他們?cè)诩訅旱淖搩?nèi)操作，兩名飛行員并排坐在前面的半圓形座艙蓋內(nèi)使用液壓系統(tǒng)操控飛機(jī)，受制于當(dāng)時(shí)材料處理技術(shù)和加壓座艙技術(shù)等限制，這個(gè)座艙蓋結(jié)構(gòu)并不是全透明的，極大地限制了機(jī)組的視野。

要讓飛機(jī)達(dá)到計(jì)算出的240千米/小時(shí)巡航速度以及平流層的飛行高度，蘇聯(lián)手中缺少合適的強(qiáng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)時(shí)唯一可用的型號(hào)就是1931年開始開發(fā)的AN-1RTK柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)帶有渦輪增壓，重1100千克，最大功率1250馬力，在5500米高度額定功率1000馬力，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是它能在高空中連續(xù)工作50~100小時(shí)（這些都是理論上的）。

飛機(jī)機(jī)翼為雙翼梁結(jié)構(gòu)，翼梁直接穿過加壓艙提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，翼梁為鋼管組成，在翼梁和機(jī)翼前緣之間的空間內(nèi)設(shè)置了12個(gè)油箱，它們總共可以容納7.5噸燃料，機(jī)翼采用0.6~1.5毫米的硬鋁蒙皮。機(jī)翼翼展很大，這樣才能提供足夠的升力。

起落架與ANT-25的相似，為前三點(diǎn)式，主起落架收起后位于機(jī)翼下方，不過它無法完全收回，暴露的部分有整流罩降低阻力，尾起落架是固定不可收回的。飛機(jī)的尾翼部分與前輩BOK-7和BOK-11相同。

蘇聯(lián)在1939年決定建造兩架BOK-15原型機(jī)，同時(shí)確定了兩組機(jī)組乘員，他們?cè)贐OK-7高空飛機(jī)上進(jìn)行飛行訓(xùn)練。第一架飛機(jī)在1938年年底就差不多準(zhǔn)備好了，設(shè)計(jì)師們對(duì)飛機(jī)充滿信心，預(yù)計(jì)它將能持續(xù)飛行2.4萬公里，可以在高緯度地區(qū)完成一次不加油、不著陸的環(huán)球飛行，這將打破此前的飛行記錄。

然而實(shí)際情況出乎人們預(yù)料，飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)被證明沒有達(dá)到實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)，它的渦輪增壓器故障率較高，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗大，其中一些是通過軸承、密封口等滲漏的，這些問題導(dǎo)致飛機(jī)的航程將不會(huì)超過1.5萬千米，制造廠曾提出用AM-35TK型發(fā)動(dòng)機(jī)替換源發(fā)動(dòng)機(jī)，但是沒有得到批準(zhǔn)。

動(dòng)力出了問題后有關(guān)部門并不是著手解決，而是把項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)Chizhevski抓捕入獄，這也是當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的常見做法，此前設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)有人受到影響，大大削弱了設(shè)計(jì)力量。Chizhevski在1939年2月被捕，之后的飛行測(cè)試等工作由其他人主持。

飛機(jī)在1939年10月進(jìn)行了首飛，同年還提出了修改機(jī)翼、螺旋槳等計(jì)劃，這也意味著增加了大量設(shè)計(jì)工作，在1940年時(shí)曾計(jì)劃安裝1700馬力的M-30F發(fā)動(dòng)機(jī)。BOK-15并沒有完成全部的測(cè)試工作，哪怕在1940年時(shí)情況已經(jīng)有所好轉(zhuǎn)，隨著歐洲戰(zhàn)事的逼近，BOK-15的研制被擱置，它最終沒能成功完成設(shè)計(jì)師夢(mèng)想中的環(huán)球飛行和極地飛行。