由于大量采用成熟技术，苏-35最初的研发还算顺利。2007年8月，苏-35原型机出现在莫斯科航展上。次年2月，901号原型机成功进行55分钟的首飞。不过，似乎是延续了苏-27试飞事故频发的诅咒，2009年4月26日，一架苏-35原型机因发动机故障而失控损毁。或许因为事故，又或许是苏霍伊把研发重心放在了T-50上，苏-35的定型似乎被拖延了。直到2011年5月3日，首架生产型苏-35S首飞。
新机新在何处
与俄军现役苏-27相比，苏-35的改进之处主要体现在三点。首先是机体改进，概括起来就是“肚更大，翼更轻，腿更硬”。
苏-35的空气动力构型和苏-27基本相同，机背减速板被取消。由于采用更多钛合金和复合材料，不仅机体得到减重，而且提高了机体结构强度，机体寿命提高到了6000飞行小时。重新设计的内部油箱可携带11.5吨燃油，超过苏-27的9.4吨。如果在2个机翼下加挂2个1800升的副油箱，该机最多可携带14.3吨燃油。该机还安装了可伸缩折叠的空中加油系统。由于增加了最大起飞重量，其起落架也得到加强。
第二大改进是采用推力更大、推重比更高的117S发动机，并修改了进气道。
117S发动机是生产型AL-31F发动机的衍生型号，其风扇直径增加3%，达到932毫米，采用了先进的高低压涡轮和全新的数字控制系统。该发动机还采用了类似AL-31FP发动机的轴对称矢量推力喷管。多项改进使得该发动机的推力提高16%，达到14500千克力，中间推力达到8800千克力。新发动机的寿命提高了2倍至2.7倍。
第三大改进是采用全新航电设备，包括玻璃化座舱、数字化线传操纵系统和全新传感器。
该机航电系统的核心是“雪豹E”无源相控阵雷达。这是一种天线直径达90厘米的X波段无源相控阵雷达，安装在液压驱动的万象节上，其探测方位角达到240度。据苏霍伊网站介绍，在边跟踪边扫描模式下，该雷达能同时跟踪30批目标，并使用8枚主动雷达制导导弹同时攻击8个目标。
当目标的雷达反射面积为3平方米(类似F-16)时，该雷达的探测距离为350千米。当目标是“超低可见度”(反射面积0.01平方米)时，该雷达的探测距离也达到90千米。该机还有另一个探测系统：OLS-35光学定位系统(一种高性能红外搜索与跟踪系统)。
和五代机的差距
显而易见的是，苏-35和以“低雷达可探测性”为标志的第五代隐身战机仍有不少差距，而且，这些差距还主要体现在苏-35有所改进的几个方面。
从机体上看，尽管俄媒体称，苏-35机体采用了“分离雷达波”技术和吸波材料，但是距离隐身战机的标准，还有数量级上的差距——苏-35能勉强把RCS(雷达散射截面积)降至10平方米左右，而F-15SE“沉默鹰”、F/A-18“超级大黄蜂”的RCS被认为低于1平方米。
从航电上看差距也不小。就以雷达为例，“雪豹E”仍然是无源相控阵雷达，而五代机的标准配备却是有源相控阵雷达。
由于无源相控阵需要很大的大功率管，容易出问题，其可靠性比有源相控阵差。此外，有源相控阵雷达同时可以实现通信、电子战等多项功能，还可以进行功率控制，降低被截获的概率。
在发动机上，117S发动机和F119(F-22的发动机)在可靠性、推重比上的差距不可忽视。不过，117S的轴对称推力矢量喷管能赋予苏-35超强机动性，这一点是F119也有所不及的。
最后，苏-35与五代机进行超视距空战时，由于隐身性能和机载雷达性能的差距，苏-35会很被动，几乎无法“先敌发现”和“先敌攻击”。只有在视距内空战中，苏-35才能与五代机“公平决斗”。
谈了那么多，或许有人认为，作为能自行研制五代机的大国，这种飞机就是鸡肋。其实不然，即便美国也没有打算全部装备五代机，仍需“高低搭配”，而苏-35在面对第四代战机时的确具有相当优势，装备这种战机是一种不错的选择。
