苏-37在苏-27基础上进行了多项改进，其中包括全天候多模式相控阵雷达，该雷达具备合成孔径、地形回避、地形绘制等功能，并且还有一部向后侦测的雷达。部分机身使用了复合材料，而非苏-27全金属材料。苏-37采用了具有矢量喷管技术的AL-37FU发动机，矢量喷管技术使苏-37能够控制气流喷射的方向，大幅提升了低速下的机动性能。苏-37还是俄罗斯首款装备有手不离杆控制（HOTAS）的战斗机，这一系统最早出现在加拿大爱弗罗（Avro）公司的CF-105“箭式”战斗机上，而首个量产的HOTAS系统则装备在F-15战斗机上。
苏-37还在机尾处安装了雷达，使得飞机具备对后发射导弹攻击的能力。除了矢量喷管技术外，其发动机结构坚固，能承受一般、反转和水平螺旋下产生的紊流，甚至在攻角达到180度时也能保持高可靠性与机动性。苏-37拥有12个挂点，可携带空对空与空对地导弹。使用多挂点挂架时，导弹和炸弹携带数量可增至14个。
俄罗斯并未采购苏-37系列战机，但它可能在国际市场找到买家，而国际市场收入已占苏霍伊公司收入的重要部分。苏-37制造了几台原型机，但并未投入量产。最新传闻称，苏-37项目因资金不足而取消，两架原型机被改造成另一架苏霍伊原型机：苏-35。苏-35是一种机动增强型战斗机，唯一的区别在于苏-37装备了矢量发动机，机背上有一圆形突出物，以与苏-35区分。苏-35与苏-37在涂装上也有所不同，苏-35多为深蓝与浅蓝色相间，而苏-37则以红色为主，间有黄色。
苏-37目前仅存在过一架，编号为711，于2002年左右坠毁。因此，苏-37只能归类为第三代战斗机。
