Су-30 - двухместный вариант Су-27, выполненный на базе самолета Су-27УБ. Предназначен для длительных полётов или полётов в сложных условиях, когда возможностей одного пилота не хватает. Экипаж состоит из пилота, решающего вопросы пилотирования и ближнего воздушного боя и оператора систем вооружения, решающего вопросы навигации, дальнего воздушного боя и атак "воздух-земля". Способен решать задачи для наведения на цели и управления боем звена до четырех машин Су-27.

Необходимость такой машины определялась особенностями физико-географического положения России, имеющей большую протяженность воздушных границ на Севере и Дальнем Востоке с достаточно редкой сетью аэродромов. Для обеспечения длительного барражирования самолета вдали от аэродромов новый самолет, получивший обозначение Су-27УБП, а позднее Су-30, решили оснастить системой дозаправки топливом в полете.

Для управления групповыми действиями перехватчиков в состав БРЭО включили специальную аппаратуру связи и наведения, при этом командир группы должен был располагаться в задней кабине самолета, оснащенной широкоформатным телевизионным индикатором тактической обстановки.

Используя Су-30 как базовый самолет, в 1993 году ОКБ предложило его дальнейшее развитие - многофункциональный истребитель Су-30К (коммерческий). В результате модернизации истребители приобретают новые боевые качества. Они способны вести разведку, боевые действия по наземным и надводным целям в сложных метеорологических условиях и ночью. Высокоточная навигация использует информацию спутниковых навигационных систем ГЛОНАС или NAFSTAR.

Установка двух многофункциональных жидкокристаллических индикаторов вместо индикаторов на электронно-лучевых трубках обеспечивает индикацию пилотажно-навигационных параметров, данных от РЛС, о метеорологической обстановке, а также отображение электронной карты местности и состояния систем самолета. Работа по наземным и надводным объектам производится в режимах картографирования. По этой информации производятся выбор, захват, сопровождение цели, выдача координат и целеуказание на оружие. Вывод самолета в зону визуального обнаружения цели может быть выполнен с помощью САУ скрытно в режиме радиомолчания на малой высоте, по заранее введенному маршруту.

По своим боевым характеристикам Су-30К может дополнительно применять по морским и наземным целям высокоточное управляемое оружие класса "воздух-поверхность" с дальностью пуска до 250км.

Су-30МК (модернизированный коммерческий) - дальнейшее развитие Су-30К. Для повышения несущих свойств и улучшения маневренности установлено переднее горизонтальное оперение, новые двигатели АЛ-31ФП с изменяемым в двух плоскостях вектором тяги. Усилена передняя опора шасси со спаркой колес. Использование мультиплексной шины передачи данных, обеспечивает возможность установки на самолет нового, в том числе и зарубежного, оборудования.

Особым отличием перед другими экспортными вариантами является наличие новейшей всепогодной цифровой РЛС Н011М, которая позволяет обнаруживать цель типа "истребитель" на дистанции 350км и захватывать ее на расстоянии 200км. РЛС может выступать в качестве системы мини-ДРЛО и способна сопровождать одновременно до 20 целей и атаковать восемь, в том числе вертолеты, балистические и крылатые ракеты.

В июне 1999 года в Ле Бурже во время тренировочного полета самолет Су-30МК, пилотируемый летчиком-испытателем Аверьяновым и штурманом Шендриком, при выходе из пикирования коснулся хвостовой частью земли. Вспыхнуший самолет какое-то время еще набирал высоту и с 40 метров рухнул на аэродром. Оба летчика благополучно катапультировались.

Существуют модификации Су-30КН, Су-30МКИ (для Индии) и Су-30МКК (для Китая), отличающиеся наличием ПГО, двигателями и составом оборудования. Для ВВС России на базе Су-30МКИ в 2012 году разработана модификация Су-30СМ (серийный, модифицированный). Истребитель адаптирован под требования российских ВВС в части систем радиолокации, радиосвязи и государственного опознавания, состава вооружения, катапультного кресла и ряда обеспечивающих систем.