1980年代， 蘇-27才剛剛問世， 蘇霍伊設計局就開始了蘇-27大改的構想。
這也就是後來的蘇-27M計畫。 其目的是要將蘇-27改為先進的多用途飛機， 而不是純粹的防空截擊機。
除了針對多用途的需求外， 這一改進還有兩個重要原因：首先， 蘇-27S的N001雷達與F-15A的AN/APG-63相比沒有優勢， 美國已經著手改進其處理器及後續的F-15C， 這將使得蘇-27不能像構想那樣達到F-15的1.1倍戰鬥力。
美國于1976年提出先進中程空對空導彈(AMRAAM)計畫， 也就是後來的AIM120A導彈。 蘇聯經過情報分析， 認為必須有類似的武器， 才能與之對抗。 這也要求改進雷達和導彈武器。
蘇霍伊設計局希望， 較晚問世的蘇-27改進型， 能實現對手的1.1倍戰鬥力的最初構想。 在發現美國的改進計畫後， 該設計局立即著手進行蘇-27M計畫， 以及〝蘇聯的AMRAAM〞導彈計畫。 最終RVV-AE主動雷達制導導彈在1981年啟動研製。
1983年， 蘇-27M的目標規劃出爐：它必須超越F-15及F-16的改進型， 必須是多用途、全天候、能打擊超低空飛行物， 比如巡航導彈。 它將裝備新的RLSU-27雷達系統， 機載主被動電子對抗系統， 新的座艙介面、導航系統等， 能發射主動雷達制導空對空導彈及對地精確武器。
1983年12月29日， 蘇聯軍方批准蘇-27M計畫。 在蘇霍伊設計局總設計師米哈伊爾‧西蒙諾夫(Mikhail Simonov)的主持下， 由米哈伊爾‧波戈項(Mikhail Pogosyan)領導的設計團隊展開蘇-27M的概念設計。 這一階段完成於1985年。
就在蘇-27M進行試飛時， 蘇聯解體， 相關工作幾乎停頓。 最終直到十幾年之後， 蘇-27改進型才開始裝備俄羅斯空軍， 先進改型幾乎全部用於外銷。