苏-37的发动机不仅比以前的苏-27系列有更强的常规推力，而且它的Lyulka/Saturn AL-37FU(Forsazh Upravlaemoye意为“补燃，可控”)发动机有液压控制的喷管可以在水平 /-15度范围内转动。矢量推进器和飞行控制系统完美结合，不需要驾驶员操控。一个紧急系统可以使喷管在飞行时失控的情况下恢复水平。苏-37装备了新型的更强大的NIIP NO-11M脉冲多普勒相控阵雷达和NIIP NO-12后视雷达及后射导弹系统，使驾驶员能向在苏-37后方的目标开火。苏-37是第一架装备了矢量推进器的航空器因此能与F-22一较高下。而Lyulka并未就此止步，一种新型的轴对称(即三维可控)喷管正在研制当中，它将用于S-55，苏-35的单引擎改进型。同时矢量喷管也将装备到苏-35上，使之具备末段速度控制能力。苏-37采用“不稳定三翼面”气动布局和推力矢量控制技术，实现了发动机推力量控制系统与收音机电传操纵控制系统的一体化，使其获得了前所未有所优异的气动性能，因此，使苏-37在“零”速度和大攻角下同样也可以具有高机动性，超敏捷性使其可以在任何位置锁定和攻击目标。该机采用了集成式远程电子控制系统以及现代化的数字式武器控制系统，可以推带14枚空空导弹或8000千克的武器，多功能前视相控阵雷达可以同时跟踪15个目标，4个广角液晶显示器用于显示器用于显示战术和飞行-导航数据。苏-37原型机于1996年4月2日首飞，在1996年范堡罗航展上首次分开露面，它所完成的“尾冲”、“钟”等机动动作都属首创，使其成为公众先进军机中的“明星 ”.。