Namun pesawat terbang memiliki kekurangan dalam sistem fly-by-wire (FBW) yang menggantikan kontrol penerbangan manual di pesawat konvensional.
Desain ulang yang ekstensif diikuti (T-10-3 sampai T-10-15) dan versi revisi T-10-7, yang disebut T-10S, melakukan penerbangan pertamanya pada tanggal 20 April 1981.
T-10S jatuh dalam kecelakaan pada tanggal 3 September 1981. T-10S kedua berasal dari jalur produksi dengan penunjukan T-10-12 dan badan pesawat baru. Prototipe itu juga jatuh pada tanggal 23 Desember 1981.
Akhirnya demonstran T-10-15, T-10S-3, berkembang menjadi konfigurasi Su-27 yang pasti.
T-10S-3 dimodifikasi dan secara resmi disebut sebagai P-42. Pesawat ini menetapkan sejumlah rekor dunia daya daki mengalahkan yang rekor ditetapkan pada tahun 1975 oleh F-15 yang dimodifikasi menjadi The Streak Eagle.
Untuk bisa mencapai rekor, P-42 dilucuti semua peralatan persenjataan, radar dan operasional. Fin tips, tail boom dan rel peluncuran wingtip juga dilepas. Radome komposit diganti dengan versi logam yang lebih ringan.
Pesawat bahkan catnya dilucuti, dipoles dan semua celah yang menghasilkan drag dan sambungan disegel. Mesin dimodifikasi untuk menghasilkan peningkatan daya dorong 1.000 kg (2.200 lb), menghasilkan rasio thrust-to-weight hampir 2: 1.
Produksi Su-27 (yang disebut NATO Flanker) mulai memasuki layanan operasional pada tahun 1985. Namun kesulitan manufaktur membuatnya tidak muncul sampai tahun 1990.
Su-27 adalah pesawat bersirip kembar yang sangat terintegrasi. Badan pesawat terbuat dari titanium dan paduan aluminium berkekuatan tinggi. Mesin nacelles dilengkapi dengan trouser fairings untuk memberikan profil yang efisien secara kontinu antara nacelles dan tail beams. Sirip dan konsol ekor horizontal dilekatkan pada tail beams.
Bagian balok pusat antara nacelles mesin terdiri dari kompartemen peralatan, tangki bahan bakar dan wadah rem parasut. Kepala pesawat adalah konstruksi semi-monocoque dan mencakup kokpit, kompartemen radar dan teluk avionik.
