1969年苏霍伊在美国麦道公司的F-15赢得美国空军下一代FX战机竞标后，开始领导研发自己的下一代战机，即未来前线战斗机（PFI），用以应对美国的未来新型战机。PFI的设计指标直指F-15，甚至称为“反F-15”战机。
计划尤其强调了要具备反制美军未来先进战斗机的性能，并提出了各项指标：可以在30米到一万八千米的空域作战，具备大约1400公里每小时的海平面飞行速度，推重比达到1.2比1，低空作战半径为500公里，高空作战半径则要求达到1700公里，具备航程4000公里。参加竞标的有苏霍伊、米高扬和雅克夫列夫三家设计局，其中雅克设计局为了全力研制雅克-141垂降飞机退出竞标，而米高扬设计局主张设计出一款轻型战机，模仿美国的“轻重搭配”，提出轻型战斗机米格-29方案，最后苏霍伊的T-10（“T”代表三角翼——Triangular）战斗机方案得到了继续研制的授权。
荒废在停机坪上的T-10，是苏-27系列飞机的祖师爷
第一架T-10原型机命名为T-10-1，采用双垂尾、远间距悬挂式发动机、翼身融合设计，这种融合体设计使飞机在保持较小的阻力下仍旧具有较大的内部容积。T-10采用电传飞控，是苏联第一架不稳定飞机，这些原型机中，T-10-3与T-10-4采用了新定型的AL-31F发动机，其余T-10原型机均采用AL-21F涡喷发动机。
T-10原型机，可看到在设计上相比后来的苏-27“臃肿”很多
在后来的试飞中，苏联人发现T-10的实际性能远远不可与美国的F-15相提并论，这主要是因为雷达的严重超重和发动机的高耗油率以及苏霍伊对气动问题上遇到的一系列难点。苏霍伊决定对飞机进行重新设计，将T-10-2与T-10-7进行设计改造，这两架新飞机变为了T-10S-1与T-10S-2。T-10S相比T-10发生了巨大改变，机翼面积增加，后掠角减小，增加了外挂点，并将襟翼、副翼改为襟副翼一体的设计。T-10S还z增加了垂直安定面的面积，与增加的腹鳍相连，增加平尾的面积和翼展，并进行了精心的切尖处理。机头进行了加长，前起落架后移，便于滑行转弯。起落架舱门也经过了重新设计，并用背部的减速板代替起减速板作用的前舱门。T-10S取得了成功，达到了原有的设计指标，这就是后来的苏-27。
苏-27在气动外形与机身细节方面进行了不小的改进
苏-27的燃油重量超过F-16空重，武器挂载相当于MIG-21空重，苏-27将先进的雷达、全球导航定位系统和先进的光电探测装备集中在一起，具备与当时任何优秀战斗机相匹敌的机动性和敏捷性。苏-27的升力体设计使其具有较高的升阻比，在大迎角机动时，利用边条产生的涡流增升，并提高了可操纵性能。机身过度平缓圆滑，降低了高速飞行时的阻力，吊舱式发动机增加了发动机的可维护性。在机尾两发动机之间，设计有一个扁平的尾椎，可以通过延缓涡的破裂减小阻力，在提高操作面控制效率的同时，还可以增加燃油、减速伞和干扰物的储放空间。
苏-27的三视图
为了解决襟翼副翼独立设计时出现的机翼反效现象，苏-27最后采用襟副翼一体设计，使苏-27有了270度每秒的横滚速率。苏-27的动力采用AL-31F发动机，该发动机采用模块化设计，85%的部分可以在损坏后修复，发动机的功率大且便于维护，加力推力为12500千克力，军用推力为7600千克力。在两个进气道内还装有巨大网格，防止碎片被吸入，网格随着起落架的收起而收起。苏27配备多普勒相干雷达，火控系统先进，可在复杂条件下保持自身良好的作战水平。苏-27最初配备R-27导弹以及其各种改进版本和R-73导弹，随后为了搭配新型的R-77，苏-27在软件上进行了少量改动。
苏27双机编队起飞瞬间
苏-27是苏联人的一大奇迹，在20世纪末出口到中国。在进口苏-27的时候，中国最好的飞机仍旧是歼-8歼击机，仍大量装备着歼-6和歼-7。在之前，中国尚没有接触过西方的先进空战理论，在苏-27和其配套的发动机、空空导弹引进后，以往的陈旧观念受到了巨大冲击，空军相关人员意识到当今空战格局已经是今非昔比，数量上占优势而在技术上大幅落后的空军完全无法形成有效的防御力量。
歼-11系列战机是中国具有自主知识产权的第三代重型歼击机
苏-27使中国意识到了势态的严峻性，此后空军加紧向现代空军发展，依托第三代战斗机形成战斗力。此外，在苏-27引进后，沈阳601所开始了对苏-27的摸索和仿制工作，并在艰难曲折的仿制工作后推出了自己的歼-11系列战机，共和国的天空也由苏-27/歼-11和歼-11B守卫了三十年，与此同时成都611所也加紧了国产第三代战机的研制，我国空战理念紧追国际先进，乃至于取得当今的各项成就，与苏-27是分不开的。（作者：李小白）