正如俄羅斯諺語所說：“能力和肌肉一樣，要鍛煉才能成長。”此後十餘年間，通過開發製造蘇-30系列多用途戰鬥機以及第五代前線航空兵綜合系統(T-50)，蘇霍伊的設計師掌握了大量技術訣竅，遂決定再次嘗試開發單座多用途戰機。這類飛機除了體現更高的技術水平，也比雙座型具備更好的飛行性能，機內空間同樣較雙座型寬裕。
蘇-35S的一個重要特征是由多任務計算機構成中央運算系統，負責統籌傳感器與外圍系統的信息，向飛行員提供人工智能的支持。以往，每個機載系統有各自的電腦，而在蘇-35S上，子系統僅保留初步資料處理能力，信息處理與決策完全由中央電腦負責。這種新體制的引入，令該機完全可以排除後艙飛行員，將絕大多數飛行與作戰任務自動化。
零部件不依賴外國供貨
蘇-35S集成了俄羅斯目前幾乎所有的機載火控及武器系統，在空對空模式下可以發現400公里之外的目標，追蹤30個並打擊其中8個。機頭的光電系統附有紅外與電視頻道，確保飛機能在複雜氣候條件、視線不良時持續作戰並降落在無照明跑道上，甚至不排除實施全自動降落。作為單座飛機，蘇-35S一並取消了部分蘇-30系列飛機的前翼與機背減速板，氣動效率更佳；取消機背減速板還進一步增大了內部空間，能多裝兩噸燃油。
該機搭載的AL-41F1S渦扇發動機與推力矢量控制系統及綜合控制系統實現局部集成，加上高度-速度參數測量系統，能自動計算出飛行控制所需信息，令飛機可以全自動駕駛。德明表示：“簡單地說，飛機在取得傳感器數據後，不光能求得自身位置，還能給定飛行路徑，包括作戰模式下的路徑；在目標已知的情況下，飛機可以自行解算出最佳航路，徑直逼近目標，在此過程中，飛行員不必操縱飛機，而可以專心瞄准或操作信息管理系統。”
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