参与竞标的有雅克福列夫设计局 的雅克-45，米高扬设计局的米格-29以及苏霍伊设计局的苏-27 。
经过一番激烈竞争后， 当局决定发展较轻的米格-29 以对抗 F-16、 发展重型的苏-27 以对抗F-15。
作为重型拦截歼击机， 苏-27 的主要设计战术要求是： 最大速度达到 2500 公里/小时（海平面最大速度 1500 公里/小时） ； 最大升限 米； 航程 2500 公里； 能够消灭高度为30 米到 米、 时速 2400 公里（海平面时速 1400 公里） 的敌机； 能够在 1200 米长的跑道上起降。
苏-27 较以往的苏系飞机最大的创新有两个： 翼身融合技术与4余度模拟电传操纵系统， 这使得苏-27 成为前苏联首架具有放宽安定性的飞机。
优秀的整体气动布局还使得机身可以放置大量燃油，要达到 2500 公里的航程需要 5350公斤的燃油， 而苏-27 可以盛放 9000 公斤的燃油。
尽管燃油重量指标远远超过了设计要求，但这也带来一些问题， 按设计要求苏-27 的机身强度应能在 80%载油量时可以承受 8G 的过载， 而这个 80%的载油量是针对 5350 公斤而言的。
如果在载油量为 9000 公斤时达到这个要求的话， 那么为加强强度， 飞机的空重将会增长到一个可怕的数字。
为此， 设计师将设计指标改为标准油箱容量为 5350 公斤， 剩下的 3650 公斤燃油空间则作为内部附油箱。
这样，苏-27 的最大油量航程由原来的 2500 公里增长为 4000 公里。
首架苏-27 原型机 T-10-1 于 77年初出厂， 并于 77 年 5 月 20 日在
儒可夫斯基试飞研究院完成其处女航， 试飞员是伊留申。
78 年 T-10-2 也出场了， 但不久后就由于电传操纵系统故障而坠毁， 试飞员耶夫根尼· 索罗维约夫不幸牺牲。
通过与由波兰间谍马里安· 佐查斯基搞来的 F-15 性能资料相对比，设计师发现 T-10 还不能与它的竞争对手相比， 很多地方仍处下风。
这无疑对花了 10 年时间费尽心思的苏联人来说是个沉痛打击。 究竟是把中等水平的飞机推向生产线， 还是继续改进呢？
苏-27的设计师西蒙诺夫顶住来自工厂、 研究所内部外部、 政府领导层的压力， 为了设计出最完美的飞机下令从头来过， 几乎重新设计苏-27。
实践证明他是正确的。
飞机气动布局做了重新设计： 加大机翼面积、 减小后略角、 除去翼刀、 将弧性的翼梢改为方形并加导弹发射轨、后缘襟翼和副翼改为单一的襟副翼并增加了计算机控制的前缘襟翼、 减速板从机身下方改为与 F-15 一样的机背减速板。
进气道改进： 为了避免引擎吸入跑道上的杂物， 前起落架向后移到两个进气道之间， 进气道内也加装防杂物吸入的网状隔板。
发动机舱重新设计： 机匣由发动机底部移到了上部， 这样双垂尾也得挪个地方而放置到两个发动机外侧， 而尾喷口也变为可调式。
以上几处改进使得飞机的横截面面积大幅减小， 综合提高了苏-27 的机动性、 速度、 航程，其他诸如机头、 机尾、 座舱、 起落架等许多地方也作了明显的改进
