1988年夏，代号为“蓝色05”（工程编号T10PU-5）的首架苏-30原型机开始进行装配工作，并于1989年12月31日进行了首飞，试飞员为列武诺夫。其内部燃油容积与苏-27UB相同，航程为3000千米，空中加油后航程可达到5200千米。在这架飞机上装有新的导航系统和标准的后座舱，航空电子设备和系统可以在超过10个小时的飞行中持续使用，而且考虑到乘员的生理需要在飞机的座舱内安置了新设计的供氧装置和排泄系统，这一系列的改装使得苏-30充分满足了国防建设的需要，所以，在1991年整体试飞结束后，部长会议军事工业委员会和国土防空军总司令部便立即给苏-27PU发放了新的编号—苏-30。

按照原先的计划苏-30将大量装备国土防空军航空兵部队，替换苏-15/21和米格-23/25等老型号飞机。工厂和设计单位也做好了未来15年内的生产计划，IAPO建设了新的厂房并购进了新的设备，生产多年的米格-23/27飞机生产线被关闭。可同年，苏联解体，新成立的俄罗斯接手了包括国防防空军在内的空中力量部队，由于资金缺乏在内的各方面原因，大批的国防企业被迫关闭，人员大量流失，同时发生的是各项新型武器装备，包括苏-30，米格-31在内的发展计划被束之高阁。