Το Φεβρουάριο του 2011, η Ρωσική Π.Α. παρέλαβε τα πρώτα τέσσερα μαχητικά Su-27SM από τα 12, που αφορούσαν την συμφωνία η οποία υπεγράφη μεταξύ της Sukhoi και του Υπουργείου Εθνικής Άμυνας κατά τη διάρκεια της Αεροπορικής Έκθεσης MAKS-2009.
Πιθανώς η νέα έκδοση του Su-27SM να προέρχεται από τροποποιημένα Su-27SK, τα όποια παρέμεναν στο KnAAPO μετά την αναστολή της σύμβασης με Λ.Δ.Κ. (Κίνα).
Το πρόγραμμα περιλαμβάνει το βελτιωμένο προωθητικό σύστημα AL-31F-M1 (AL-31F σειράς 42) με μέγιστη ώση έως 13.500 κιλών έκαστος με αυξημένη ωφέλιμη διάρκεια ζωής, βελτιωμένο ραντάρ, νέα βοηθήματα, ραδιοηλεκτρικό ναυτιλιακό εξοπλισμό και βελτιωμένο οπλισμό αέρος-εδάφους, αέρος-αέρος.
Πολλά στοιχεία δοκιμάζονται στο πρωτότυπο Su-27SM3 και σε ορισμένες περιπτώσεις είναι ανώτερα και από την εκσυγχρονισμένη έκδοση του Su-27SM.
Σύμφωνα με τις δηλώσεις του Γενικού διευθυντή της NIIP V.V Tikhomirov, Juri Beliy - το Σεπτέμβριο του 2010 πραγματοποιήθηκε και η πρώτη επιτυχημένη βολή εκσυγχρονισμένου βλήματος αυξημένης εμβέλειας από ένα πρωτότυπο Su-27SM3.
Τα πρώτα Su-27SM3 παραδόθηκαν στο Lipetsk. Τα αλλά 8 θα παραδοθούν μέσα στο 2011.
Επισήμανση: Το Α/φος δεν φέρει πτυσσόμενο εναέριο σύστημα ανεφοδιασμού ενώ πιθανώς η έκδοση του SM3 είναι εφοδιασμένη με ραντάρ μικρής ισχύος 5 kW, κάποιας έκδοσης του Irbis. Από άλλες πηγές αναφέρεται ως Su-27SM2, εκσυγχρονισμένη έκδοση με βάση το Su-27, με βελτιωμένες αρκετά επιδόσεις, ανάλογες σχεδόν του Su-35S, με τη διαφορά ότι η έκδοση «Sm2» εξοπλίζεται με κινητήρες AL-31F-M1 (2 x 13.500 kg), ενώ οι κινητήρες της έκδοσης Izdelie 117 δεν ταιριάζουν λόγω διαστάσεων.
Η σωστή ονομασία πιθανώς είναι Su-27SM2 και η ονομασία Su-27 SM3 είναι λάθος τυπογραφικό.
Σχέδιο τριών όψεων

Τεχνικά χαρακτηριστικά
| ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΗΣ | OKB Sukhoi |
| ΧΩΡΑ |
Ρωσία
|
| ΤΥΠΟΣ | Μαχητικού πολλαπλού ρόλου |
| ΠΛΗΡΩΜΑ | 1, άτομo |
| ΠΡΟΩΘΗΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ | Δυο στροβιλοκινητήρες, ΝPO Saturn Lyl'ka AL-31F-M1 |
| Μέγιστη ώση, kgf | 2x13.500 |
| ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ | |
| Μήκος, m | 21,94 |
| Ύψος αεροσκάφους, m | 5,932 |
| Εκπέτασμα πτέρυγας, m | 14,70 |
| Επιφάνεια πτέρυγας, m2 | 62,00 |
| ΒΑΡΗ | |
| Μέγιστο βάρος απογείωσης, kg | 33.000 |
| Κανονικό βάρος απογείωσης, kg | 22.500 |
| Βάρος κενό, kg | 16.000 |
| Εσωτερικά μεταφερόμενα καύσιμα, kg | 9.400 |
| Βάρος οπλικού φορτίου, kg | 8.000 |
| ΕΠΙΔΟΣΕΙΣ | |
| Μέγιστη ταχύτητα σε μεγάλο ύψος, km/h | 2.430 |
| Μέγιστη ταχύτητα, σε χαμηλό ύψος, km/h | 1.400 |
| Επιχειρησιακή οροφή, m | 19.800 |
| Βαθμός ανόδου, m/min | - |
| Εμβέλεια σε μεγάλο ύψος, km | 3.680 |
| Όρια φόρτισης, g | 9 |
| ΟΠΛΙΣΜΟΣ | Ένα πυροβόλο GSh-301 των 30 mm, με 150 βλήματα. Φορείς μεταφοράς οπλισμού 10. Δυνατότητα μεταφοράς μέχρι 6 βλημάτων αέρας-αέρος R-27R/T (R-27R-1, R-27ER1) ή 4 βλήματα R-73. Αεροπορικές βόμβες FAB-500, FAB-250, FAB-100 μη κατευθυνόμενες ρουκέτες NUR S-8, S-13 και S-25. |