在性能上，苏-35战斗机相比苏-27战斗机更加出色，使用高复合材料机身，机体更耐用和更强，配备俄制尖端的“雪豹-E”无源相控阵雷达，探测距离是苏-27战斗机的五倍。在隐身性能方面是苏-27战斗机“软肋”，两个重要的反射源为进气道和座舱，苏-35S战斗机弥补苏-27战斗机设计缺陷，使用铁磁吸波材料涂刷在苏-35S战斗机进气道和压气机叶片的表面。同时搭载117S发动机，推力超越AL-31F发动机，使用俄制当时最先进的数据链，座舱显示器和电子战系统，性能领先苏-27战斗机几十年。
但苏-35战斗机性能固然强大，俄空军严重依赖苏-35S战斗机对抗北约日益先进且数量众多的四代半和第五代战斗机，利用时间差推动苏-57战斗机研制工作，反过来使用苏-57战斗机技术提高苏-35战斗机综合能力。北约的F-35战斗机在俄罗斯附近为高强度战斗做好准备前，俄罗斯加紧改进苏-35和苏-57战斗机，一旦美空军在2030年部署第六代战斗机，苏-35战斗机空中作战能力显得过时和落后。
苏-35战斗机在两方面进行改进，包括超视距空对空导弹和航电系统。在超视距空空导弹方面，苏-35战斗机搭配新型R-77M和R-37M战斗机，取代现使用的R-77-1空空导弹，这种导弹使用主动雷达制导空空导弹，最大射程110千米，针对对象是美空军的AIM-120中程空空导弹，弥补老式的R-27ER/ET空空导弹，但中国和美国，北约普遍使用新一代空空导弹，如美国AIM-120D，欧洲流星和中国的PL-15空空导弹，射程分别是160-180公里、120-200公里和200-300公里。在新一代空空导弹面前，R-77-1性能被甩在后面。
改进型的苏-35SM战斗机搭载新型R-77M和R-37M空空导弹，其中R-77M空空导弹是苏-57战斗机配套的新型导弹，性能和射程超越AIM-120D导弹，配备有源相控阵雷达性能非常出色，锁定目标即使在射程的极限也极其难以躲避。其次是R-37M导弹是俄罗斯米格-31战斗机所搭载的超远程空空导弹，最远射程达到400千米，能够搭载4枚R-37M导弹的苏-35战斗机，在216公里击落乌空军的米格-29战斗机。一旦搭载R-37M导弹，苏-35SM战斗机能够在空中击毁轰炸机和空中预警机的能力。