První prototyp vzlétl 28.června 1988. Ve srování s původním Su-27 došlo ke změnám draku, motorů, radaru, zbraňových systémů, navigace a výzbroje. Na záď byl přidán radar určený ke sledování cílů v zadní polosféře a dvě vzad otočené rakety R-73 na jejich zničení. Motory DL-31F byly nahrazeny modernějšími, výkonějšími a lehčími AL-35F, díky kterým má Su-35 skvělý poměr tahu ke hmotnosti. Klasické palubní přístroje "budíky" yly nahrazeny čtyřmi MFD (multifunkční displej). Dále je vybaven zařízením pro tankování za letu. Letoun uneseaž 8tun výzbroje od standartních pum naváděných laserem, přes protiletadlové rakety malého, středního dosahu až po rakety schopné ničit hladinové cíle a to vše během jednoho letu.