В состав навигационного оборудования корабельной машины дополнительно были включены системы, обеспечивающие полет над морем, привод на посадку и посадку на корабль. Основным инструментальным средством посадки стала бортовая аппаратура автоматического радиотехнического комплекса ближней навигации, управления полетами, захода на посадку и посадки корабельных летательных аппаратов. Для обеспечения эффективной работы и избежания электрических наводок все бортовое радиоэлектронное оборудование самолета было приведено в соответствии с требованиями обеспечения электромагнитной совместимости с радиоэлектронными средствами корабля.

По системе управления вооружением корабельный истребитель Су-27К в значительной степени соответствовал «сухопутному» Су-27. Правда, на нем была применена новая оптико-электронная прицельная система, отличавшаяся от предшественницы, главным образом, только новым алгоритмическим и программным обеспечением. Доработанная система управления вооружением корабельного истребителя обеспечивала перехват воздушных целей в условиях базирования самолета на корабле и работы на фоне моря. Доработки СУВ обеспечили расширение боевых и эксплуатационных характеристик комплекса в целом и обеспечение его электромагнитной совместимости с системами корабля.

По номенклатуре применяемого оружия класса «воздух-воздух» палубный истребитель также соответствовал базовому сухопутному варианту, но общее количество точек подвески ракет увеличилось до 12, соответственно возросло число одновременно подвешиваемых на самолет управляемых ракет (до восьми ракет типа Р-27 и четырех Р-73). На Су-27К предусматривалась также возможность применения неуправляемых средств поражения наземных (надводных) целей общей массой до 6500 кг авиабомб калибра от 100 до 500 кг, разовых бомбовых кассет, зажигательных баков, неуправляемых ракет и т.п.

В дальнейшем планировалось произвести модернизацию Су-27К под новую систему управления вооружением, разрабатываемую для самолета Су-27М. При этом на таком самолете, который мог получить название Су-27МК, предполагалось обеспечить применение широкой номенклатуры управляемых средств поражения надводных и наземных целей, в частности, противокорабельных и противорадиолокационных ракет. Однако выполнить все это предстояло на втором этапе создания корабельного варианта Су-27. Пока же Су-27К предназначался, в первую очередь, для обеспечения противовоздушной обороны авианосного соединения в любых погодных условиях днем и ночью в диапазоне высот от 30 м до 27 км, подавления авиационных средств противника (самолетов и вертолетов противолодочной обороны, транспортно-десантных вертолетов, самолетов радиолокационного дозора), а также сопровождения авиации берегового базирования и ведения воздушной разведки.

С лета 1984 г. для отработки посадки без выравнивания на аэрофинишер и взлета с трамплина стал использоваться опытный самолет Т10-25.

С учетом всех доработок конструкции, установки нового оборудования, а также усиления конструкции шасси, фюзеляжа и крыла ввиду специфики выполнения посадки на палубу корабля с большими, по сравнению с посадкой на обычный сухопутный аэродром, вертикальными перегрузками и скоростями снижения (так называемая посадка без выравнивания), масса пустого самолета возросла, по сравнению с базовой моделью, более чем на 3000 кг и достигла 19600 кг (у серийного Су-27 - 16400 кг). Неизбежной платой за это стало некоторое ухудшение летных характеристик истребителя. Максимальная дальность полета снизилась на 30-40%, а максимальные скорости полета и практический потолок уменьшились на 7-9%.

Вместе с тем, СУ-27K мог взлетать с палубы с массой до 33 т (максимальная взлетная масса первых серийных Су-27 составляла 28 т), имея на борту до 6500 кг боевой нагрузки (Су-27 — только 2500 кг). Нормальная взлетная масса Су-27К с неполной заправкой топливных баков, в зависимости от количества подвешенных ракет «воздух-воздух», варьировалась от 25 до 28 т, при этом он имел стартовую тяговооруженность 0,9-1,0 и мог взлетать с 1-й или 2-й стартовых позиций на палубе корабля (дистанция разбега 105 м). С полной заправкой топливных баков и максимальным боекомплектом ракет «воздух-воздух» взлетная масса самолета увеличивалась до 32 т, а тяговооруженность уменьшалась до 0,8. В этом случае взлет самолета должен был производиться с 3-й стартовой позиции (дистанция разбега 195 м). Отсюда же самолет мог стартовать и при максимальной загрузке его бомбами и неуправляемыми ракетами.

Несмотря на существенное увеличение посадочной массы по сравнению с серийным Су-27, введение новой механизации крыла и ПГО позволило уменьшить скорость захода на посадку корабельного истребителя до 240 км/ч (Су-27 обычно заходит на посадку со скоростью около 270 км/ч и только в процессе выравнивания гасит ее до 225-240 км/ч, в зависимости от посадочной массы). При этом длина пробега Су-27К по палубе при торможении его аэрофинишером должна была составить всего 90 м.

Летно-технические характеристики обеспечивали Су-27К паритет с самыми современными истребителями вероятного противника, а по маневренным возможностям (угловые скорости виража, скороподъемность и т.п.) он значительно превосходил их. Значительный внутренний запас топлива и наличие системы дозаправки топливом в полете обеспечивали Су-27К длительное патрулирование в небе над океаном в районе нахождения корабельного ордера, возглавляемого авианесущим крейсером. Время барражирования истребителя, вооруженного двумя ракетами средней дальности Р-27 и двумя ракетами ближнего боя Р-73 на высоте 11 км и удалении 250 км от ТАКР даже без проведения дозаправки в воздухе достигало 2 ч.