苏-27采用了先进的翼身融合设计，以及悬壁式中单翼配置。机翼根部外部设有曲边条翼，以增强飞机的稳定性。该机型采用双垂尾的正常式布局，以及位于翼身融合体前下方的楔形进气道，这些设计提升了飞机的气动性能。机身采用全金属半硬壳结构，机头略微下垂，并大量使用了铝合金和钛合金材料。飞机的机翼为传统的三梁式结构，并配备了4余度电传操纵系统，无机械备份，设计为静不稳定形式。苏-27旨在应对美国的F-16和F-15战斗机，以取代雅克-28P、苏-15和图-28P/128等截击机。它以其出色的机动性和敏捷性、以及长续航时间而著称，并能够执行超视距作战任务。