Эскизный проект машины был завершен в 1985 г. Наиболее важные изменения. отличающие ее от предыдущих машин семейства, произошли в составе БРЭО. В частности, «эмка» должна была получить новый многофункциональный РЛПК на базе радиолокатора НО11 с плоской антенной решеткой с электронным сканированием по вертикали и механическим по горизонтали Эта станция позволяла сопровождать на проходе до 15 целей и одновременно обстреливать шесть из них, а также имела возможность работать по наземным объектам и предупреждать о препятствиях при маловысотном полете. В хвосте запланировали установить вторую РЛС – малогабаритную Н012 для обзора, а в перспективе и для управления ракетами при стрельбе назад по полету. Обе станции вместе с модернизированной ОЛС-27К вошли в состав цифровой системы управления вооружением РЛСУ-27 Кроме того, на Т-10М должны были установить новые комплексы РЭП, средств связи, госопознавания и др. В состав бортового комплекса обороны вошел пассивный теплопеленгатор нового поколения, предназначенный для обнаружения момента пуска по самолету ракет. Принципиально новым стало информационно- управляющее поле кабины летчика – его основу составили 3 многофункциональных индикатора. Применили и кресло с увеличенным наклоном спинки.
Для решения задач «воздух-поверхность» в арсенал самолета добавили самонаводящиеся ракеты Х-29Т с телеовизионными ГСИ, корректируемые бомбы КАБ-500Кр и противокорабельные ракеты Х-31Л. Наконец-то под его крылом «прижились» и противорадиолокационные ракеты Х-31П, значительно расширившие возможности машины при прорыве ПВО, оснащенной самыми современными средствами, в том числе и ЗРК «Пэтриот». Применение этих УР стало возможным благодаря новой модульной системе радиотехнической разведки и управления противорадиолокационными ракетами «Пастель», примененной вместо станции предупреждения «Береза». «Пастель» позволяла не только обнаруживать РЛС противника, но и ранжировать их по степени опасности, управлять головками противорадиолокационных ракет, работая одновременно с двумя из них а также выдавать необходимую информацию бортовым средствам РЭП. Для борьбы с воздушными целями Су-27М оснастили ракетами средней дальности нового поколения Р-77 с активной радиолокационной ГСН (экспортное название – РВВ-АЕ). Для размещения дополнительного вооружения под крылом были установлены дня дополнительных узла подвески – теперь их стало 12.
Су-30МКИ – самый совершенный многофункциональный истребитель семейства
Запуск ракеты Х-29 с предсерийного Су-30МКК
Расширение состава оборудования и. в первую очередь, применение новых РЛС, потребовало изменить конструкцию носовой части фюзеляжа и хвостовой балки. Был установлен носовой конус большего диаметра, в левой части носовою отсека разместили выдвижную штангу системы дозаправки, а визир ОЛС был смещен вправо от оси самолета. Для увеличения запаса топлива на борту расширили объем крыльевых баков и организовали новые баки внутри килей. В результате масса пустого самолета по сравнению с серийным Су-27 возросла более, чем на 1500 кг, а максимальная взлетная достигла 34 тонн! Естественно, это потребовало усиления некоторых элементов планера и шасси, особенно передней опоры. Другим следствием роста массы стала угроза снижения летных характеристик машины, а этого допустить было никак нельзя Здесь и пригодилась новая компоновка самолета с ПГО, которая в сочетании с ожидаемым ростом тяги двигателя АЛ-31Ф позволяла но терять оптимизма.
В 1987 г. на опытом производстве ММЗ им. П О. Сухого было начато переоборудование серийного Су-27 №16-02 и первый опытный Т10М-1. 28 июня 1988 г. эту машину с бортовым номером 701 поднял в воздух старший летчик-испытатель ОКБ О. Г. Цой. Спустя полгода, 18 января 1989 г.. к испытаниям присоединился второй опытный Т ЮМ-2, также переделанный из серийного истребителя, а завод в Комсомольске приступил к подготовке производства опытной серии модифицированных самолетов. По результатам испытаний первых «эмок» на последующие машины установили кили увеличенной площади и высоты. Впервые такое вертикальное оперение было применено на Т10М-3, ставшем головным многофункциональным истребителем опытной серии. Поскольку он строился «с нуля», а не переоборудовался из обычных Су-27, то имел полный набор заложенных в проект конструктивных особенностей увеличенные кессон баки, штангу дозаправки, новую носовую часть фюзеляжа и усиленную переднюю опору шасси с двумя колесами В хвостовой части на месте контейнера тормозного парашюта установили обтекатель РЛС заднего обзора, однако самой станции еще не было. Парашют перенесли ближе к середине самолета, разместив его в выдвижном контейнере. Первый полет T10M-3 под бортовым номером 703 состоялся 1 апреля 1992 г. В том же году с целью определить экспортные возможности машину под обозначением Су-З5 представили за границей на авиасалоне в Фарнборо.