在2017兰卡威航展上献艺的苏-30SM
中期寿命升级
苏-27对于俄罗斯空军来说非常重要，即使在1990－2000年间国防预算严重不足的情况下，俄罗斯空军的所有苏-27都在坚持服役，而同期许多同代战斗机（如米格-29和米格-31）都因预算不足而退役封存了。并且俄罗斯空军在上世纪90年代就开始计划对苏-27实施中期寿命升级了。
伊尔库特公司与俄罗斯航空电子（Russkaya Avionika）合作提出了基于苏-30KN原型机的苏-27KN升级方案，苏-30KN原型机编号302，于1999年4月首飞。两家公司在2001年初又推出了相似的苏-27UBM双座改型。
苏-30KN原型机302号
苏-27UBM双座型原型机红20号
苏-27KN/UBM的升级内容改进较简单，主要集中在升级雷达和增加新型空地武器发射能力上，概念与几年前俄罗斯航空电子实施的米格-29SM升级类似。
N001雷达增加了一台计算机来实现地面测绘和和跟踪移动目标功能，并没有对现有软硬件进行大幅改动。增加的新型空对地武器包括电视制导的Kh-29T导弹和Kh-59M远程导弹、Kh-31A反舰导弹、Kh-31P反辐射导弹和KAB-500Kr激光制导炸弹。
在座舱里，除了用MFI-55彩色液晶显示器取代原来的IPV阴极射线管显示器外，其他并没有变化。
苏-30KN原型机于2001年11月9日成功完成国家试飞后，伊尔库特公司准备好了大展拳脚为俄罗斯空军全面升级苏-27机队了，但此时恰逢2002年的俄罗斯空军高层变动，新领导层认为苏-27KN/苏-27UBM升级方案不够先进，于是予以否决。
墙里开花墙外香，其他独联体国家看中并购买了苏-27UBM升级升级包。白俄罗斯巴拉诺维奇第558飞机修理厂在2001-2005年期间为白俄罗斯空军升级了4架苏-27UBM1，在2008-2010年期间又为哈萨克斯坦空军升级了4架苏-27UBM2。其中哈萨克斯坦的苏-27UBM2还集成了以色列的“利特宁”吊舱用于引导激光制导武器，并装备了自卫用的白俄罗斯“萨特利特”电子对抗吊舱。
白俄罗斯空军的苏-27UBM1
苏-27UBM1 60号与Kh-29T（左）和Kh-29L导弹
全副武装的哈萨克斯坦苏-27UBM2，可以看到机腹挂载的“利特宁”吊舱，以及升级了机翼内侧挂架
集成在翼下挂架上的“萨特利特”电子对抗吊舱
回到俄罗斯，俄罗斯空军最后选择了正统的由苏霍伊设计局提出的苏-27SM系列升级方案。苏-27SM沿用了为苏-30MK2多用途双座战斗机研制的新系统，而苏-30MK2的研发资金大部分由我国提供。
苏-27SM采用了基于苏-30MK2 SUV-VEP的SUV-P-R火控系统，包括与OEPS-27MK光电瞄准系统耦合的RLPK-27P“剑-M”雷达系统、SILS-27M数据显示系统和敌我识别询问器。雷达的BTsVM-900计算机增加了一个独立计算通道，可实现合成孔径地形测绘和探测水面目标功能，并能把目标信息提供给Kh-31A反舰导弹。火控系统还支持发射RVV-AE主动雷达制导空空导弹。火控系统还增加了一个独立的SUV-P1数据通道专门供激光制导和电视制导弹药使用。
苏-27SM3的座舱模拟器，具有现代化的玻璃座舱，苏-27SM/SKM的座舱与之类似
苏-27SKM的座舱
与苏-27原有的模拟式仪表座舱相比有了巨大进步
OEPS-27MK瞄准系统由性能更好的OLS-27M IRST传感器和“苏拉”头盔瞄准具组成。SILS-27M数据显示系统包括一个ILS-31平视显示器、两个MFI-10-6M 152 x 203毫米多功能显示器和一个MFPI-6数据输入面板。苏-27SM还使用新型L-150-27.2“粉彩”雷达告警接收机取代了苏-27上的“白桦”系统，能为Kh-31P反辐射导弹指示目标，此外还安装了新型S-107通信套件和A737 GPS接收机。
苏-27SM能发射多种精确制导空地武器，包括多达4枚的Kh-31A反舰或Kh-31P反辐射导弹、多达4枚的Kh-29L/T/TD激光制导和电视制导导弹、两枚S-25LD激光制导火箭、4枚KAB-500Kr激光制导炸弹、一枚KAB-1500Kr激光制导炸弹。新型空空武器则由RVV-AE中距弹。
苏-27SM 305号原型机，其出口型被苏霍伊称为苏-27SKM
苏-27SM原型机305号于2002年12月27日在共青城进行了首飞，试飞员是叶夫根尼·弗罗洛夫。第2架原型机在2003年首飞。2003年12月，首批5架升级完毕的苏-27SM交付利佩茨克试飞与评估中心试飞。2004年年12月23日，泽姆齐空军基地第23歼击机团成为第一个换装苏-27SM的战斗部队。到2009年，泽姆齐和中央角空军基地的歼击机团都已装备24架苏-27SM，其中中央角的苏-27SM还升级了42系列AL-31F发动机，单台推力提高到80.9千牛（8250千克，军推）和132.4千牛（13500千克，最大加力）。在泽姆齐和中央角空军基地歼击机团换装苏-35后，其苏-27SM被移交给贝尔贝克（位于克里米亚）和贝索沃特空军基地。印尼在2010年获得了3架苏-27SM的出口型——苏-27SKM，成为该机的唯一用户。
