机炮
GSh-30-1 型 30 毫米机炮
GSh-30-1 型 30 毫米机炮是 SU-27 系列的唯一固定武器，它是一种超轻量型单管转膛式机炮，根据俄罗斯所公布的资料，其全备重量只有 43.5 公斤，为现有同口径机炮中重量最轻的系统。该机炮使用激光测距瞄准系统，据说精确度极佳，但大量采用轻量材料的结果使其使用寿命减低，未经证实的资料指出标准寿命大约 2,000 发左右，火炮的最高射速 1,600发/分。在 SU-27 系列的各型战机中，该机炮的弹舱内装有 150 发备用炮弹。
空对空导弹
R-60（AA-8）
R-60 是锦旗设计局于 1960 年代末期至 1970 年代初期发展的红外线制导短距空对空导弹，系 K-13(AA-2) 系列导弹的后继型，就发展历史上属于第三代苏制空对空导弹。R-60 的重量和尺寸都只有 K-13 的 70％，为一种袖珍型格斗导弹，因此可由 APU-6011M 型双重挂架挂载。
R-60 的气动布局特殊，寻的头后方装有 4 片长方形固定稳定翼，与梯形尾翼共同确保导弹的飞行稳定性，弹体前段还装有 4 片三角形弹翼，用来控制导弹的飞行方向。控制翼后方的弹体装有 2 组主动无线电近炸引信天线，弹体中段还装有一具功能不明的条板。R-60 装有一个重量 6 公斤的高爆破片弹头，据说内含约 0.6 公斤的铀材，它的弹头重量仅有 K-13 导弹弹头的 53％、美制响尾蛇导弹弹头的 67％ 以下，由于弹头过轻影响了此种导弹的效能，R-60 在实战中甚至发现无法有效击落敌机的情形。
初期的 R-60 仅具备尾追攻击能力，苏联于 1970 年代末期推出 R-60M 改进型，配备有光电引信和改进型寻的头，具备准全向位攻击能力，其前半球的最大射程增至 5 公里。该系列导弹后来再改进出最新的 R-60MK，据说能与 MiG-29 或 SU-27 战斗机的头盔瞄准具运动追踪、锁定目标，其有效射程在 0.4 至 5 公里之间，仅 0.4 公里的最短有效射程使它在近距离空战中享有战术优势。R-60 在 SU-27 所配备的武器系统中算是较旧型的一种，SU-27 最多仅挂载 6 枚 R-60 执行任务。
R-60的重要诸元如下：全长 2.08 米；弹径 0.13 米；翼展 0.13 米；发射重量 65 公斤；弹头重量 6 公斤；有效射程 3 至 5 公里（R-60M）
R-27（AA-10）
R-27 是锦旗设计局于 1970 年代中期主导发展的中远距空对空导弹，用来取代老旧的 K-13 和 R-23 系列导弹，以配备在 MiG-29、SU-27 等战斗机上。与先前的苏制导弹相同，R-27 有雷达制导型和红外线制导型两大系统，自 1982 年服役以来至少已推出 7 种型号，分别是：
＊R-27T ：中距惯性指挥修正暨红外线制导型，最大射程约 40 公里。
＊R-27PS ：供 MiG-27D／K 攻击机使用的特种短距红外线制导型，最大射程不详。
＊R-27R：中距惯性指挥修正暨半主动雷达制导型，最大射程约 50 公里。
＊R-27ET： R-27T 的增程型， 最大射程增为 70 公里。
＊R-27ER： R-27R 的增程型， 最大射程增为 75 公里。
＊R-27AE：远距惯性指挥修正暨主动雷达制导型，最大射程约 80 公里，具有较佳的低空目标攻击能力和抗电子干扰能力。
＊R-27EM：远距惯性指挥修正暨半主动雷达制导型，最大射程约 110 公里，提高对低空目标的攻击能力。]
俄罗斯曾宣称还有型号 R-27EE 的最新型导弹在发展中，它是一种专门对付空中预警管制机的反辐射空对空导弹，据说有效射程高达 100 公里以上。由于 R-77 系列也在发展相同用途的系统，缺乏经费的俄罗斯极可能会停止 R-27EE 的发展，有待进一步观察。
R-27 的外形极具特色，弹体中段的 4 片大型倒梯形弹翼构成主要的控制面，褡配寻的头段的 4 片梯形稳定翼和弹体未段的 4 片固定式双三角尾翼。虽然基本气动布局相同，但 R-27 的增程型为延伸射程，后段弹体换装了直径和长度略增的固体火箭发动机，使导弹全长至少增加了 0.7 米。各型 R-27 均装有一个重量 39 公斤的延伸杆状弹头和主动无线电近发引信，其中 R-27EM 为了提高对低空目标的猎杀能力，引信位置改在控制翼的后方。
R-27 的寻的头有半主动雷达型、主动雷达制导型和红外线型两种，其中 R-27R/RE 使用 9B-1101K 型半主动雷达寻的头，它是一种 J 频段的单脉波系统，能在 30公 里范围内锁定雷达反射截面（RCS）约 5 平方米的目标；R-27AE 使用 98-1103M 型主动雷达寻的头，它整合有一个重量约 1 公斤具备 32kbyte 随机存储器和 32kbyte 只读记忆体的可编程计算机，该寻的头能在 16 至 20 公里范围内锁定 RCS 约 5 平方米的目标；R-27T 使用 36T 型红外线寻的头，它能迎头搜索目标，由于装有高性能追踪系统，使导弹能紧跟着高机动目标，并具备不错的抗杂波和抗干扰能力。R-27ET 是 R-27T 的增程改进型，配备有大幅改进的 T36 型寻的头。
无论配备那种寻的头，R-27 发射后初期以惯性飞向目标，中段制导则以资料链对弹道进行修正，未段制导由导弹寻的头进行控制，能有效攻击飞行高度在 20 米至 27 公里高度的目标。R-27 的基本型可从 7,000 米至海平面高度发射，增程型的最大发射高度增至 9,000 米，其最大射程因发射空域而有所不同，对低空目标的最大有效射程约 20 公里，对付中、高空目标则增为 40 公里以上，R-27EM 的最大射程更高达 110 公里。
R-27 是 SU-27 系列战斗机的标准空对空武器，SU-27 通常挂载 6 枚 R-27 执行任务，包括主翼最内侧挂架的 2 枚红外线制导型、进气道下挂架的 2 枚雷达制导型、机身中线纵列挂架的 2 枚雷达制导型。