Одноместный двухдвигательный самолет Су-27 создавался для завоевания и удержания превосходства в воздухе со способностью вести как дальний ракетный перехват воздушных целей, так и высокоманевренный ближний воздушный бой. Это - ответ нашей страны на создание в США истребителя завоевания превосходства в воздухе F-15. Современная аэродинамическая компоновка Су-27, высокая тяговооруженность благодаря мощным и экономичным двухконтурным турбореактивным двигателям, большой запас топлива, широкий диапазон высот и скоростей полета, высокоэффективный комплекс радиоэлектронного оборудования, современное управляемое ракетное вооружение обеспечивают его высокую эффективность при перехвате воздушных целей, позволяют ему уверенно вести ближний маневренный воздушный бой. По словам командующего тактической авиацией ВВС Франции генерала Б. Норлена, "Су-27 воплощает в себе все качества, которые летчик-истребитель желал бы видеть в боевом самолете".

Начало разработки самолета относится к 1969г., первый полет первого опытного самолета Т-10-1 состоялся 20 мая 1977г. (летчик В.С. Ильюшин). Уже в 1975-1976 гг. стало ясно, что первоначальная компоновка обладает существенными недостатками. Однако самолет с первоначальной компоновкой был тем не менее построен и 20 мая 1977 г. шеф-пилот ОКБ П.О. Сухого заслуженный летчик-испытатель Герой Советского Союза В.С. Ильюшин поднял в воздух опытный самолет Т-10-1 (кодовое обозначение НАТО - Flanker-A). Самолет имел развитый наплыв и крыло овальной формы в плане, из-за чего было сложно применить механизацию передней кромки. Заднюю кромку занимала стандартная механизация - элерон и закрылок, а на законцовках крыла размещались противофлаттерные грузы. Аналогичные грузы установлены на горизонтальном и вертикальном оперениях. Кили размещены на верхних поверхностях мотогондол. Радиопрозрачный обтекатель РЛС на Т-10-1 несколько короче, чем на серийных машинах, а обслуживание аппаратуры осуществляется через люки на боковой поверхности НЧФ. Фонарь кабины пилота сдвигается назад по направляющим. Так как двигателей АЛ-31Ф с верхней коробкой агрегатов, на установку которых был рассчитан самолет, еще не было, на этой машине и ряде других опытных самолётов (Т-10-2, Т-10-5, Т-10-6, Т-10-9, Т-10-10, Т-10-11) были установлены ТРД АЛ-21Ф-3АИ с нижней коробкой (использующиеся на других самолётах фирмы: Су-17, Су-24). На других опытных самолётах (первые из которых: Т-10-3 23 августа 1979 г. поднял в воздух Владимир Ильюшин и Т-10-4 - 31 октября 1979 г.) и серийных машинах применены АЛ-31Ф. Т-10-3 в дальнейшем был передан НИТКА для испытаний по программе Су-27К, а на Т-10-4 испытывали системы оружия. 7 июля 1978 г., при одном из полётов, Т-10-2, пилотируемый летчиком-испытателем и Героем Советского Союза Евгением Соловьёвым, попал в неисследуемую область резонансных режимов. Лётчик, пытаясь спасти машину погиб.

В это время стали поступать данные об американском F-15. Неожиданно выяснилось, по ряду параметров машина не отвечает техническому заданию, и уступает F-15 по многим показателям. Например, разработчики электронной аппаратуры не уложились в отведённые им массогабаритные рамки. Также не удалось реализовать заданный расход топлива. Перед разработчиками возникла нелёгкая дилема - либо довести машину до серийного производства и сдать заказчику в существующем виде, либо предпринять радикальную переработку всей машины. Деятельное участие в этом нелегком процессе оказали СибНИА (работа возглавлялась Станиславов Кашафутдиновым) и ЦАГИ. После прихода М.П. Симонова к руководству темой, а затем и ОКБ Сухого были проведены испытания по тем временам совершенно экзотических вариантов компоновки самолета: с крыльями отрицательной стреловидности, с ПГО; выполнено моделирование работы двигателей. Очень много опытов проводилось по поиску средств обеспечения непосредственного управления подъемной и боковой силами.