苏-30MKK 第四架原型机
苏-30MKK 对机身头部和中央尾锥形梁的结构进行了修改，雷达整流罩锥体改成可拆卸式的，在机头设备舱接近雷达和光学雷达部件的位置开设了舱口。在机头段左边设置空中受油系统的伸缩管，而光学雷达的瞄准器（传感器）则从飞机轴线向右移。
苏-30MKK 配备有空中受油系统，可用伊尔-78 空中加油机或配备了标准加油吊舱的同型飞机为其加油。受油率 90~2,300 升/分钟。空中加油应在高度为 2,000~6,000 米，速度为 450~550 千米/小时时进行。受油伸缩管配置在座舱左前方，并配备了夜间受油照明灯。
在所有苏-30 系列飞机中，苏-30MKK 是当之无愧的“大块头”，其最大起飞重量达到 38,000 千克，仅次于苏-27IB/34。这也使苏-30MKK 的最大极限载弹量创记录的达到 12,000 千克，这也是目前世界上先进战机中，载荷最大的，不但超过同门师兄苏-30MKI（8,000 千克）也超过了美军 F-15E（11,113 千克），甚至超过了 Tu-16 中程轰炸机。最重要的是，苏-30MKK 允许在 38,000 千克的极限重量之下起飞（满载满油状态）！
Su-30MKK 载弹量虽大，但这样使用实在太那个了
这样大的载荷设计和极限起飞能力，主要是为了迎合外国军事订购人对远程战斗轰炸机的需要，在苏-30MKK 机翼根部添加两个载重 2,000 千克的挂架，以挂载 Kh-59ME 等大型空地导弹。起飞重量的增加要求加强起落架和某些其他结构件，最显著的就是在带半摇臂式支柱的起落架前支柱上安装了一对尺寸为 620X180 毫米的无刹车机轮，以取代以前使用的一个尺寸为 680X260 毫米的机轮。除此之外对飞机的整体结构进行了加强，飞机的最大使用过载达到 9g。
中国空军的 Su-30MKK 机群
值得注意的是，以前的苏-27/30 在进入到马赫数 0.70 到 0.9 范围内时，其使用过载会降到 7g 左右的问题在苏-30MKK 上己经得到解决。这也是苏-30 系列中唯一达到这一指标的型号，另外，在侧卫系列飞机中，也只有苏-30MKK 和苏-35/35UB 及苏-37 解决了这一问题。其实这也不足为奇，因为苏-30MKK 和苏-35UB 在结构上本来就极其相似，两者间超过 85% 的零部件可以互通使用。
苏-30MKK 的飞行员座舱是串列双座式的，座舱盖也由两部分构成，即固定风档和两个飞行员共同的可向后上方打开并可抛部分（舱盖），后座位置稍高一些，以保证其在各个方向都有良好的视界。两个飞行员的工作位置都装备了第二批 K-36M 型弹射座椅，分别安装在后仰的 1 号和 2 号座舱壁上。与最初的苏-27UB 和后来的苏-30MKI 有所不同的是，在飞行员座舱的某些重要部分进行了特别加强，机身油箱和飞机的其它一些重要部位也进行了结构上的特别加强处理，提高了飞机的作战生存能力。
苏-30 三面图空军常规涂装
苏-30 三视图海军航空兵涂装
苏-30MKK 采用的综合式航电系统是开放式结构的，各子系统除了有自己的主控电脑外、还以一个中央电脑为中心构成综合信息网络。苏-30MKK 的中央电脑是由国家航空系统科学研究院和拉明斯克耶仪器制造设计局联合研制的，项目总师是詹治卡瓦。核心为 MVK 任务计算机，运算速度可达 100 亿次/每秒。采用 1553B 数据总线（苏-27SM 也采用该总线），新程序及新一代计算机通过多路数据传输总线与航空电子主系统和武器系统交联。信息综合的结果，苏-30MKK 在战况意识、人性化、自动化、数据链等方面达到与西方战机相媲美的水平，高度计算机化的结果使其航电系统能以软件升级或更新积木式硬件的方式不断提升。
添加了 A737GPS 的 PNS-10 综合导航系统，是以惯性导航为中心并加上其他自动校正设备的综合导航及飞行系统，可以接收美国 GPS 信号及俄国 GLONASS 信号，卫星导航系统的定位误差小于 100 米。此外还有近距无线电导航系统，根据燃油使用状况及剩余量计算飞行距离的系统。复合导航系统能根据任务规划或燃油剩余等状况为飞机设定最适合的飞行路径，并交由自动飞行系统操作，例如指引飞机与空中加油机交会、赶赴战区、接近敌机等。
电传操纵装置与苏-30MKI 的相同，装有新的数字式飞控电脑，发动机可接受自动飞行系统的操纵，这意味着装置了最新研制的发动机全权数字控制系统（FADEC）。其飞行限 制较苏-27SK 放松不少，飞行操纵更为人性化。
这一点尤其被外国军事订购人的飞行员所赞赏。来自珠海航展的消息说，外国军事订购人已经自行开发出一整套的全权数字式四余度电传操纵装置（FBW），这一 FBW 系统具备 CCV 操控能力，可使飞机在没有俯仰的情况下利用直接力的控制实现上升和下滑等一系列非常实用的动作。俄罗斯人相信，外国军事订购人最终将用自己的 FBW 系统装置在所有的苏式飞机上。
通讯系统方面，有可进行空对空及空对地双向加密语音通信的无线电通信能力，其中甚高频/超高频（VHF/UHF）波段可在 400 千米以内使用，高频（HF）段最大距离 1,500 千米。飞机装有 TKS-2 型战术加密高速数据链，可接受地面站台指挥，也可进行机对机指挥。按照拉明斯克耶仪器制造设计局的说法，苏-27 等俄罗斯战机虽然也配备早期的数据链，但限于数据处理能力和传输速度，只能向战机传递目标航向，预定拦截点等简单信息，而 TKS-2 可以充分支持苏-30MKK 实行联合网络作战，实现编队内的信息共享，比如编队的雷达可以交替进行开机以扰乱对方的电子侦察系统。
装有 TKS-2 的飞机可以一次指挥 15 架苏-30MKK，也就是说最多以 16 架苏-30MKK 组成的编队在其中 1 架长机的指挥下作战。网络内的 16 架苏-30MKK 会自动联接僚机数据，共享信息，由长机自动分配目标或由后座武器操作员手动分配，僚机可在完全不开雷达的情况下进行“隐密”攻击，也就是由长机提供火控数据给僚机，僚机以此为发射出去的导弹进行无线电指令制导。另外在这里要补充一点，所谓“指挥”一说是俄罗斯的军事用语，在西方被称为“信息共享”。其实美国空军早在上世纪九十年代就已经广泛运用的技术手段，只不过被俄罗斯人换了个叫法而已。加上制造商在那里顾弄玄虚，结果被所谓“防空指挥中心”愚弄的不止是当年苏联部长会议军事工业委员会的委员们……