1986年，蘇霍伊設計局開始設計一種全新的戰鬥轟炸機，目標是在90年代中期開始用其取代蘇-24執行對敵縱深戰術目標進行攻擊的任務。但是很快，設計全新戰鬥轟炸機的想法被另一項決策所取代，蘇霍伊設計局的研發思路轉向選用現有戰機進行最佳化升級。
這一過程中，當時先進的蘇-27戰鬥機被確定為研製新戰機的“模板”。接力跑步速度更快。這使得蘇-34還未起步就先有了一個好“底子”，它也因此最早被命名為蘇-27IB。蘇-34為了取得優秀的對地打擊能力，首先就要解決兩個問題，一個是航程，一個是低空效能。蘇-34為了加大航程，首先拉寬了機體，中間的機體載油能力極大提高，同時還使用了副油箱，可以在機腹掛載1具大型副油箱，這樣，蘇-34的內油航程達到了4500公里，加上副油箱可以達到5500公里以上。由於他是低空掠襲的轟炸機，因此他的飛行剖面大部分時候只考慮低低低，有時是高低低，因此作戰半徑無法簡單的以航程除以2，他的低低低飛行剖面作戰半徑是1200公里。
蘇-34為了提高低空效能，就必須要讓飛機先安定下來。要知道，蘇-27是靜不穩定戰鬥機，飛機異常靈活機動，而且飛機機頭碩大，重量較重，在高空飛行，由於速度較快，因此無需克服機頭下壓，機頭作為升力體的一個部分，自己還能產生升力。但是在低空飛行中不同，機頭下壓明顯，於是蘇-34加大了機尾的尾椎，這樣不會破壞飛機現有的氣動外形，起到更好的平衡作用，加上飛機加寬了機體，因此低空飛行時升力也足夠，飛行比較安定，不會產生震顫和飄忽。
俄航空企業今年將開始批次交付蘇-34M改進型戰鬥轟炸機。當前，俄空天軍列裝有上百架蘇-34戰機。在敘利亞實戰運用後，俄航空企業決定對蘇-34進行改造。俄專家估計，升級後的蘇-34M，其戰力將是之前型號的兩倍。
