Su-27 是世界上综合作战性能最好的战斗机之一。这种威力强大的重型战斗机自 80 年代中期在前苏联空军服役后，就成为西方各国防空系统挥之不去的噩梦。与 MiG-29 不同，作为前苏联航空工业的极品之作，Su-27 直到 1991 年苏联解体后才不得不进入世界飞机市场。目前，全球有 9 个国家拥有 Su-27，它们是各所在国的主力战斗机。
前苏联空军和国土防空军装备 Su-27 始于 1985 年。当初苏霍伊设计局没有为它们研发不同类型的重型截击/战斗机，而是提供同一型号的 Su-27。当时苏联空军已装备了 MiG-29 前线战斗机，国土防空军则装备了 MiG-31 截击战斗机，而 Su-27 要同时装备苏联空军和国土防空军，这就要求 Su-27 能同时满足空军的作战要求和国土防空军的空中拦截要求。Su-27 这种多重任务的角色决定了它必需具备先进的飞行控制系统和强大的火力。
国土防空军的 Su-27UB
第一个装备 Su-27 的战斗部队是位于远东地区泽米吉空军基地的航空团。该团 1985 年 6 月 22 日接收了首批 20 架 Su-27。尽管 MiG-29 在 1983 年便进人前线航空部队，但飞行员们很快对 MiG-29 不到 2,100 千米的航程感到失望，因而 Su-27 的到来使该团的飞行员们欣喜若狂，按他们的话说：“当我第一次看到 Su-27 时就感觉到，这正是长期以来我们想要的东西。”在苏霍伊设计局工程师的帮助下，飞行员们很快就掌握并熟悉了飞机的各种性能，并能熟练地完成复杂的任务。Su-27 成为备受飞行员喜爱的飞机，他们对 Su-27 大推力的发动机、敏捷的飞行性能、作战半径等感到很满意，特别是对 Su-27 的综合火控系统情有独钟。Su-27 是世界上第一种实际应用多传感器数据合成系统的战斗机。负责目标搜索和追踪的主传感器是一个大型高功率雷达。光电装置通过综合红外/激光搜索和追踪系统（IRST）实施被动搜索与追踪功能，提供方位和俯仰目标指示和追踪，这些传感器结合在一起，大幅增强了飞机的作战性能。
布加乔夫的 388 号 Su-27 频繁出现于航展上
从 1986 年开始，苏联空军和国土防空军加快了装备 Su-27 的步伐，据已出版的公开资料显示，到 1990 年，苏联驻欧洲部分的部队就装备了367 架 Su-27（空军 138 架，国土防空军 229架）。苏联空军的两个航空团共 67 架 Su-27 部署在东欧的波兰，一个航空团共 40 架 Su-27 部署在乌克兰，而俄罗斯的欧洲部分仅有 31 架 Su-27。苏联国土防空军拥有数量众多的 Su-27，其中在远东的泽米吉空军基地和乌兹别克分别部署了两个航空团。据西方情报专家估计，前苏联空军和国土防空军大约装备了 500 架 Su-27。
苏联解体后，新独立的国家如乌克兰、白俄罗斯、乌兹别克斯坦继承了前苏联遗留下来的军事装备，其中就包括 100 架左右的 Su-27。1996 年初，据西方情报专家估计，俄罗斯空军拥有 130 架左右的 Su-27，而国土防空军则装备了 300 架 Su-27，另外还有 24 架 Su-27K（Su-33）舰载机 服役于俄罗斯北方舰队。
1998 年末，俄罗斯进行了军事改革，空军和国上防空军合并为俄罗斯联邦空军。新的军事改革使得 Su-27 的数量发生了改变，据《简氏情报周刊》报道，到 2000 年初，新组建的俄罗斯联邦空军拥有 340 架 Su-27，它们分别服役于俄罗斯联邦空军的 12 个战斗航空团。
尽管 Su-27 作为俄罗斯的前线战斗机，其地位十分重要，但比较多的 Su-27 还是用作试验台和试验飞机，其中苏霍伊设计局在茹科夫斯基的大规模实验基地就停放了 10 架原型机和 Su-27 各型生产型，格罗莫夫飞行研究中心拥有 6 架 Su-27，另外格罗莫夫飞行研究中心的特技表演队配备了 2 架 Su-27 和 1 架 Su-30，用于商业性的飞行表演。
格罗莫夫试飞院的 Su-27P
除俄罗斯外，第一批接受 Su-27 的国家是前苏联的加盟共和国。乌克兰作为前苏联的第二大加盟共和国，在苏联解体之后，继承了苏联遗留下来的战斗机和部分从东德与捷克斯洛伐克转移来的战斗机。这批数量众多的战斗机大约有 1,500 架。因此，乌克兰成为独联体内仅次于俄罗斯的第二大军事力量。1992 年，乌克兰空军组建，在这支部队中，第四代战斗机如 Su-27 占据了显著的地位。
乌克兰空军的 Su-27
乌克兰空军成立后，Su-27 在涂装上发生了变化，乌克兰的国徽代替了前苏联传统的红色五角星，Su-27 的垂直尾翼上画着乌克兰的国徽——头向下俯冲的鹰，机翼上涂装了蓝色与黄色的线条。
乌克兰空军的 Su-27 UB
1996 年初，乌克兰空军总共有 76 架 Su-27，其中两个战斗航空团装备 67 架，余下的部署在乌克兰空军试飞中心。乌克兰空军试飞中心的前身是苏联空军研究中心。从 1995 年开始，乌克兰空军试飞中心对外国飞行员开放，国外飞行员能在这里亲自驾驶 Su-27 进行飞行训练。
一架乌克兰空军的 Su-27UB 在今年 7 月的航展坠毁
白俄罗斯是独联体国家中第三个从前苏联继承了大量第四代战斗机的国家，其中 Su-27 有 24 架。白俄罗斯空军的 Su-27 没有涂上该国的国徽，其垂直尾翼上还是传统的红色五角星。
白俄罗斯空军的 Su-27UB
1992 年，新独立的乌兹别克斯坦接管了在其领土内所有前苏联的军事装备。这批军事装备中包括大约 300 架飞机，其中 30 架是苏联国上防空军的 Su-27。
前苏联没有在哈萨克斯坦部署 Su-27，但哈萨克斯坦驻扎有苏联的战术攻击和侦察部队，这些部队装备了 40 架 Tu-95MS 战略轰炸机。如此庞大的战略轰炸机部队对新成立的哈萨克斯坦政府来说，是很沉重的负担，而 Tu-95MS 战略轰炸机却是俄罗斯空军感兴趣的装备。因此，哈萨克斯坦接受了俄罗斯提出的建议，用 Tu-95MS 交换俄罗斯的战斗机。通过这笔交易，哈萨克斯坦空军获得了数十架 Su-27、MiG-29 和 Su-25。