В 1982 году начались работы по модернизации базового варианта Су-27 (Т-10М) с целью придания самолету многофункциональности. Первый полет на Т10М-1 28 июня 1988 года выполнил летчик-испытатель ОКБ Сухого О. Г. Цой.

Производство установочной партии осуществлялось в Комсомольске-на-Амуре, здесь было построено 10 самолетов. Первый серийный самолет Т10М-3 был облетан на заводе 1 апреля 1992 года, а в сентябре 1992 года он впервые был продемонстрирован за рубежом, на авиавыставке в Фарнборо. В дальнейшем опытные самолеты Т-10М под обозначением Су-35 неоднократно участвовали в различных авиавыставках, демонстрируя публике высокий уровень ЛТХ.

Су-30 использовали ках базовую платформу для разработки многоцелевого двухместного истребителя. Это направление работ позволило в дальнейшем заключить контракты на создание 2 новых вариантов самолета — Су-З0МКИ и Су-30МКК.

На базе Су-З0МКИ в дальнейшем были созданы еще два экспортных варианта самолета — Су-З0МКМ для ВВС Малайзии, Су-З0МКИ(А) для ВВС Алжира, а также модификация самолета для ВВС РФ - Су-30СМ. С 1997 года, под обозначением Су-З0МКК, в ОКБ велись работы по созданию двухместного ударного самолета для ВВС КНР, постройка самолетов осуществлялась в Комсомольске-на-Амуре.

На базе Су-З0МКК разработан усовершенствованный вариант самолета Су-З0МК2, который отличается от базового самолета в части комплектации систем оборудования и вооружения, с 2003 года самолеты этого типа поставлялись в Китайскую народную республику. Кроме КНР самолеты типа Су-ЗОМК в 2003 году поставлены в Индонезию, Вьетнам, Венесуэлу и Уганду.

На базе Су-З0МК2 создан вариант самолета, поставлявшийся ВВС РФ – Су-30М2.

Проработки по двухместной ударной модификации Су-27 велись в ОКВ сначала 80-х годов, при этом первоначально самолет рассматривался как модификация спарки Су-27УБ. Официально работы по созданию двухместного истребителя-бомбардировщика заданы постановлением правительства от 19 июня 1986 года, в ОКБ Сухого новый самолет получил заводское обозначение Т-10В.

Первый полет на опытном самолете Т10В-1 состоялся 13 апреля 1990 года. Серийное производство организовано на Новосибирском авиационном производственном объединении (НАПО) им. В.П. Чкалова. Первый полет на предсерийном образце выполнен 18 декабря 1993 года. В июне 1995 года под обозначением Су-32 самолет впервые продемонстрирован за рубежом на авиавыставке в Ле-Бурже. Летом 1999 года на Су-32 установлено 7 мировых рекордов по подъему груза на высоту. 18 марта 2014 года самолёт под обозначением Су-34 принят на вооружение ВКС РФ.

В 2003 году в ОКБ Сухого начались работы по новой теме под обозначением Су-35, целью было создание экспортно-ориентированной модификации самолета, оснащенной новейшим оборудованием и вооружением. Первый опытный самолет Су-35-1 совершил первый полет 19 февраля 2008 года. На самолете установлены новый двигатель АЛ-41Ф-1С с управляемым вектором тяги, новая система управления с цифровой ЭДСУ, повышен ресурс планера и реализована новая концепция архитектуры БРЭО, интегрирующей в свой состав все отдельные системы радиоэлектронного оборудования. В период с 2011 по 2017 годы года в ОКБ успешно прошел полный цикл испытаний Су-35С — вариант машины, предназначенный для ВВС РФ. К настоящему времени этот самолет производится серийно, параллельно с выпуском экспортного варианта самолета.