作为俄罗斯第一种传统起降舰载战斗机，从整体性能来看，苏—33算得上是当今世界最强大的航母战斗机。俄专家认为，美国海军航母的主力机种F－14A或F－18C/D在总体性能上完全无法与苏—33相比，即使装有AIM－120先进中程空空导弹的F－18E/F，在机动性和加速性上，也比苏—33差得远。
苏—33是世界上第一种在机身前部安装前水平翼的舰载战斗机。该型机采用了大推重比涡扇发动机，从甲板上滑跃起飞时能可获得足够的加速度。未来苏—33还将换装推力更强的AL－39FU推力矢量发动机，以进一步发展成超机动性战斗机。
苏—33的座舱装有Ｋ－36型弹射座椅，可在零高度以0－1100公里的时速安全弹射。该型机还装有可收缩式空中受油管，可由另一架带有吊挂油箱的苏—33来空中加油。
苏—33的脉冲多普勒雷达，可同时探测100公里范围内10个空中或地面/海面目标，并可引导机载武器攻击其中4个。苏—33未来将换装更新型的ZHUK－PH电子扫描相位阵雷达，这种全数位式多功能雷达，可探测120－140公里的雷达反射面为3平米的目标，同时，还可探测110－150公里的地面/海面目标，并同时追踪15个空中目标，并引导导弹同时攻击其中的6个空中或地面/海面目标。苏—33机尾的大型尾锥内装有后视雷达，后视雷达可探测30－50公里的雷达反射面为3平米的目标，可在敌机逼近时自动向飞行员报警。苏—33飞行员采用的头盔瞄准具，可引导最新型R－73M空空导弹，还能引导精确制导武器对地面或海面目标进行攻击；而且，头盔瞄准具可使苏—33在作战中关闭雷达进行突然袭击。苏—33还装有先进的电子探测仪，一旦发现可疑的电波照射，可及时通知飞行员。这时，飞行员可用电子干扰舱对敌机进行主动式电子干扰。
