Когда потеряли Су-35 (Т10М-11), никто и предположить не мог, что под этим обозначением появится еще один многоцелевой самолет, фактически, прямой потомок Су-27М. Его главные внешние отличия заключаются в укороченной хвостовой балке, отсутствии переднего горизонтального оперения, тормозного щитка на фюзеляже и штанги приемника воздушного давления, а более мощные двигатели «изделие 117С» (их еще называют как АЛ-41Ф1С) оснащены соплами со всеракурсным изменением векторов тяги. Самолеты, оснащенные такими двигателями, способны развивать сверхзвуковую скорость без использования форсажа.

Решение о возобновлении разработки многофункционального истребителя под обозначением Су-35С (Т10БМ — большая модернизация) приняли в 2005 году и отнесли к поколению 4++. Фактически, в самолете использовали как ранее известные технические решения и оборудование, так и новые. В частности, РЛС «Ирбис-Э» с фазированной антенной решеткой с большей дальностью обнаружения воздушных целей и с увеличенным числом одновременно сопровождаемых и обстреливаемых целей, а также оптико-локационная станция ОЛС-35, объединяющая в себе теплопеленгатор, лазерный дальномер-целеуказатель и телевизионный канал.

Коснулись изменения и планера, в усиленную конструкцию которого якобы ввели элементы технологии «Стэлс» (но ничего конкретного не сообщают). Помимо этого, конструкторы изыскали возможности увеличить внутренний запас топлива до 11 500 кг и предусмотрели подвеску под крылом двух дополнительных 1800-литровых баков. Сохранилась от предшественника и система дозаправки топливом в полете. Одновременно увеличили ресурс планера. Теперь он составляет 6000 часов или 30 лет эксплуатации (межремонтный — 1500 часов или 10 лет эксплуатации). Роль тормозного щитка на самолете выполняют рули направления, отгоняемые дифференциально. В связи с увеличением взлетного веса, усилили шасси, а переднюю опору, как и на Су-27М, сделали двухколесной.