К работам по проектированию перспективного истребителя нового поколения Су-27 ОКБ Сухого приступил в 1969 году. Предусматривалось создание высокоманевренного истребителя, обладающего большой дальностью полета, мощным вооружением и совершенным прицельно-навигационным оборудованием, позволяющими ему эффективно вести как дальний ракетный, так и ближний маневренный воздушный бой.

Испытания опытного самолета Т-10 показали, что его данные значительно ниже требуемых. Сочетание принятой формы крыла и конфигурации наплывов вызывало ранний срыв потока, что влекло за собой ухудшение несущих свойств планера и возникновение тряски. Генеральный конструктор Евгений Иванов надеялся на возможность постепенной доводки истребителя принятой компоновки за счет незначительных доработок конструкции, но главный конструктор Михаил Симонов настаивал на радикальной переработке проекта.

Новый прототип Т-10С получил крыло с прямолинейной передней кромкой и уменьшенной кривизной профиля. Вместо оживальных законцовок на торцах крыла установили пусковые устройства ракет "воздух-воздух", что позволило отказаться от противофлаттерных грузов. Существенно изменилась механизация крыла. Элерон и поворотный закрылок уступили место единому органу управления флаперону, а всю переднюю кромку занял отклоняемый носок с адаптивной системой управления.

Для снижения аэродинамического сопротивления доработали головную часть фюзеляжа. Фонарь кабины пилота стал открываться назад-вверх. При сохранении общей компоновки воздухозаборников на новом истребителе была введена система защиты двигателей от попадания посторонних предметов на земле. Переднюю опору сместили назад. Кили хвостового оперения разнесли широко в стороны и разместили на силовых балках по обеим сторонам мотогондол и установили подбалочные гребни. При использовании створок основных стоек шасси в качестве аэродинамических тормозов возникали сильные вибрации, поэтому вместо них установили тормозной щиток на верхней поверхности фюзеляжа за кабиной летчика. Все эти меры в сочетании с повышением несущих свойств планера и обеспечением хороших характеристик поперечной и путевой устойчивости и управляемости во всех трех каналах на всех режимах полета позволило реализовать отличные характеристики маневренности истребителя, особенно на больших углах атаки, а также получить заданные характеристики дальности полета.

Первый полет прототипа Т-10-7 в компоновке Т-10С состоялся в апреле 1981 года. Испытания сопровождались авариями и катастрофами, конструкция самолета несколько раз подвергалась доработкам.

Самолет Су-27 выпускается серийно с 1982 года. Система управления вооружением самолета обеспечивает применение управляемых ракет "воздух-воздух" в дальнем ракетном и ближнем воздушном бою, захват и сопровождение цели из обзорных режимов РЛС и ОЛС в дальнем ракетном бою, захват и сопровождение визуально видимой цели в ближнем бою, а также применение авиационных средств поражения класса "воздух-поверхность". Она включает в себя радиолокационный прицельный комплекс РЛПК-27, оптико-электронную прицельную систему ОЭПС-27, систему единой индикации СЕИ-31. В состав РЛПК-27 входит импульсно-доплеровская радиолокационная станция Н001, обеспечивающая обнаружение и сопровождение целей в свободном пространстве и на фоне земли в передней и задней полусферах. Дальность обнаружения цели типа "истребитель" в передней полусфере - 100км, дальность захвата - 80км. Радиолокатор может одновременно сопровождать на проходе до 10 воздушных целей и обеспечивать перехват одной, представляющей наибольшую угрозу. В состав ОЭПС-27 входят оптико-локационная станция ОЛС-27, представляющая собой комбинацию теплопеленгатора и лазерного дальномера, нашлемная система целеуказания "Щель-3УМ" и цифровой вычислитель.

В правом наплыве крыла установлена встроенная 30-мм пушка ГШ-301. На самолете может быть подвешено до 6 управляемых ракет "воздух-воздух" средней дальности типа Р-27 с полуактивными радиолокационными (Р-27Р) или тепловыми (Р-27Т) головками самонаведения, а также их модификации с увеличенной дальностью полета (Р-27ЭР, Р-27ЭТ). На четырех подкрыльевых узлах могут быть подвешены управляемые ракеты ближнего маневренного боя с тепловыми головками самонаведения типа Р-73.

В феврале 1989 года было принято решение впервые показать на авиасалоне в Ля Бурже несколько боевых истребителей Сухого, в том числе одноместный и учебно-боевой варианты Су-27. К этому времени самолет уже приобрел международную славу: в 1986-1988 годах на нем было установлено 27 мировых авиационных рекордов скороподъемности и высоты полета. Правда, истребитель все еще оставался секретным, и в протоколах ФАИ самолет фигурировал под шифром П-42.

С самолета сняли систему управления вооружением, укоротили центральную хвостовую балку, уменьшили площадь вертикального оперения, упразднили тормозную парашютную установку и подбалочные гребни, заклинили механизацию крыла, заменили радиопрозрачпый обтекатель РЛС более легким металлическим и произвели другие мероприятия по уменьшению взлетной массы. Принятые меры позволили добиться уникальной тяговооруженности машины на старте, равной почти двум единицам. Благодаря этому, П-42 получил возможность разгоняться и даже переходить звуковой барьер в режиме вертикального набора высоты.

Су-27СК (1991 года) - экспортный вариант Су-27, представляет собой истребитель завоевания превосходства в воздухе и предназначен для борьбы как с существующими так и перспективными образцами техники противника. Он решает задачи патрулирования и воздушной обороны охраняемой территории, сопровождения ударных самолетов в рейдах большой дальности, уничтожения наземных целей неуправляемым ракетно-бомбовым оружием класса "воздух-земля". Боевая нагрузка возросла до 10т.

Су-27СКМ - модификация варианта Су-27СК с новым оборудованием кабины на базе МФИ, нашлемной системой целеуказания, расширенной номенклатурой вооружения, позволяющей применять высокоточное оружие с различными системами наведения против воздушных, наземных и надводных целей.

Су-27СМК (1995 года) - одноместный многоцелевой тактический истребитель, развитие самолета Су-27СК. Увеличен внутренний запас топлива, введена система дозаправка топливом в полете со штангой-топливоприемником, увеличено до 12 количество точек подвески вооружения.

Су-30КИ (1998 года) - модификация одноместного истребителя Су-27СК, отличающаяся от базовой модели наличием штанги топливоприемника для дозаправки в воздухе. Остальное оборудование и система управления оружием практически идентичны оборудованию Су-27СК.