苏-27的设计也是围绕着蠢重的雷达系统展开：整个前机身从雷达整流罩起到第18号隔框，除了飞行员、弹射座椅和前起落架，座舱前方、下方、后方的三个设备舱里都被电子设备塞满
苏-27采用具有两台Ts100计算机的S-27（产品Sh101）火控系统，由RLPK-27 N001“剑”雷达系统、OEPS-27光电瞄准系统、SEI-31-10“水仙-M”数据显示系统、“密码”敌我识别系统、SUO-27武器管理系统组成。
其中N001是一种具有下视下射能力的相干脉冲多普勒雷达，对战斗机大小的3平方米雷达截面积目标迎头搜索距离是85-100公里，尾追搜索距离是30-40公里。雷达可边跟踪边扫描多达10个目标并同时攻击其中两个。
OEPS-27（产品31Ye）光电瞄准系统
OEPS-27（产品31Ye）光电瞄准系统由OLS-27（产品36Sh）红外搜索和跟踪（IRST）系统（内置激光测距仪，对空中目标的尾追跟踪距离是50公里，迎头15公里）和“裂缝-3U”（Shchel-3U）头盔瞄准具组成。SEI-31-10“水仙花”数据显示系统（拥有自己的“轨道-20”计算机）则包括了ILS-31平显和IPV战术显示器。
OLS-27的传感器平台位于风挡前端
苏-27的座舱仪表与米格-29相似，这两种苏联战斗机的姿态陀螺、水平仪、空速表和高度表都一样
苏-27在火控系统上最大的创新就是把雷达、IRST和头盔瞄准具集成在一起，这在战术上具有很大优点。例如，如果IRST跟踪的目标飞进云中，雷达就能接手跟踪。
“裂缝-3U”头盔瞄准具也在苏-27的近距格斗中发挥重要作用。该瞄准具由乌克兰基辅的兵工厂中央设计局设计制造，是苏联的第一种头盔瞄准具。飞行员使用瞄准具上的十字准星进行瞄准，系统通过自动跟踪飞行员的头部运动把瞄准信息显示在头盔瞄准镜和座舱显示器上。R-73导弹的引导头能随动于飞行员的头部运动，所以无论飞机位置如何都能进行大离轴角发射，无需再费力操纵机鼻对准目标，这在当时是近距狗斗的革命性概念。
飞行员使用瞄准具上的十字准星进行瞄准，系统通过自动跟踪飞行员的头部运动把瞄准信息显示在头盔瞄准镜和座舱显示器上
苏-27配备了一套PNK-10-02飞行导航系统，由SAU-10-01自动驾驶仪、具有两个RV-21高度计的911-01导航子系统、ARK-22无线电测向仪、MRP-76信标接收机、“克维托克-1”远距无线电导航系统、塔康、SO-72转发器组成。
该机还有两套数据链，分别是TKS-2-27保密数据链，能使多达16架苏-27联机作战，此外还有“光谱-1”数据链，用于从陆基雷达接收目标信息。
破纪录飞行
在1986年10月和11月15日，维克托·普加乔夫驾驶T-10S-3原型机——P-42创下了一系列计时爬升绝对世界纪录，分别是耗时25.373秒内爬升到3000米（比之前F-15创造的纪录快了2.2秒）；耗时37.05秒内爬升到6000米；耗时47.028秒爬升到9000米；耗时58.102秒爬升到12000米。随后尼古拉·萨多夫尼科夫在1987年3-6月间又创下了其他一系列纪录，如耗时44.176秒爬升到9000米，比普加乔夫快了2.8秒。萨多夫尼科夫还创造了在90秒时间内爬升到19335-19429米的高度纪录。最终P-42创造了41项世界纪录。为了竟可能降低重量，提高推重比，P-42拆除了许多设备，如武器系统和减速伞，甚至除掉了机身表面的油漆，锁住机翼前缘襟翼，发动机推力提高到128.4千牛（13092千克），并且在破纪录飞行中只装了最少量的燃油，
创造纪录的P-42机
爬升中的P-42
苏霍伊还改装出另一架T-10-20R破纪录飞机，拆除机鼻雷达为油箱腾出空间，并在发动机舱之间的加长尾椎中增加一个额外油箱，改用弧型翼尖以降低阻力。T-10-20R计划用于打破500公里封闭航线的世界速度记录，但此时苏联政府对破纪录的兴趣已经降低，最终T10-20R被取消。
T-10-20R破纪录飞机
