Nhiều chuyên gia Nga cho rằng, Su-37 ăn đứt Su-35 và có thể đối đầu sòng phẳng với loại tiêm kích mạnh nhất hiện nay của Mỹ là F-22 Raptor.
Chuyến bay đầu tiên của chiến đấu cơ Su-37 là vào ngày 2/4/1996, khi nó xuất hiện ở triển lãm hàng không Moskva. Sau đó nó tiếp tục có một chuyến bay biểu diễn ở triển lãm hàng không Farnborough 96.
Máy bay đã chứng tỏ khả năng thao diễn mới, như khả năng chúi mũi ra khỏi hướng bay ở một số giai đoạn, quay mũi quanh 360 độ và hồi phục sau khi rơi vào vệt khí đuôi bằng cách lao vào vệt khí này của một máy bay khác.
Điểm khác biệt lớn nhất của Su-37 chính là được trang bị hai động cơ tuốc bin phản lực cánh quạt đẩy có đốt sau Lyulka AL-37FU tích hợp vòi phun kiểm soát véc tơ lực đẩy 3 chiều (TVC 3D). Đây vốn là phiên bản cải tiến của động cơ lừng dành họ máy bay Sukhoi AL-31F.
Động cơ AL-31FU cung cấp sức đẩy 83.36 kN và tăng lên 142 kN khi tăng lực và có thể lái được từ 15 đến +15 độ dọc theo chiều đứng máy bay. Bộ phận kiểm soát hướng và tốc độ phụt được tích hợp hoàn toàn với hệ thống kiểm soát bay kĩ thuật số.
Máy bay chiến đấu Su-37 có thể đạt tốc độ tối đa cao hơn Su-35 khi đạt vận tốc Mach 2,35, tầm bay 3.30km, trần bay 18.000m.
Máy bay được trang bị hệ thống radar mạng pha bị động đa kênh N-011M Bars có tầm trinh sát cực đại 400km, theo dõi mục tiêu cách 200km, với 60km trong chế độ không đối không bán cầu sau (sau đuôi máy bay).
N-011M có thể theo dõi cùng lúc 15 mục tiêu và khả năng dẫn tên lửa hạ 4 mục tiêu đồng thời. Trong chế độ không đối đất/đối hải, radar có thể phát hiện mục tiêu xe tăng cách 40-50km, mục tiêu tàu khu trục cách 80-120km.
Su-37 có 12 điểm treo, tổng trọng lượng vũ khí mang theo của Su-37 lên đến trên 8 tấn.
Trong nhiệm vụ không đối không, Su-37 được trang bị tên lửa không đối không tầm ngắn Vympel R-73 có khả năng tiêu diệt các mục tiêu đang đuổi phía sau hay đang đối đầu phía trước ở độ cao từ 0,02 và 20 km, và mục tiêu g-load lên đến 12G; tên lửa không đối R-77, có thể chặn đứng các mục tiêu có tốc độ lên tới 3.600 km/h và ở độ cao từ 0.02 đến 25 km.
Ngoài ra, Su-37 có thể mang được hầu hết các loại tên lửa và bom của Không quân Nga hiện nay. Để tăng tầm bay trong các chiến dịch tấn công tầm xa, Su-37 được trang bị 2 thùng dầu phụ.
Về cơ bản ngoại hình bề ngoài của Su-37 vẫn mang dáng dấp của dòng Su-27. Su-37 có chiều dài 22,1m, sải cánh 14,7, chiều cao 6,4m.
Trọng lượng rỗng 18,5 tấn, trọng lượng cất cánh tối đa lên tới 35 tấn.
Năm 2002, một chiếc Su-37 đã bị rơi do gặp lỗi phần mềm, điều này dẫn đến sự kết thúc của dự án. Tuy nhiên những thành tựu của Su-37 như động cơ TVC, hệ thống radar, thiết bị điện tử đã được ứng dụng để tạo ra Su-30MKI cùng với Su-35 sau này. Hiện nay Nga đang có ý định phục hồi loại tiêm kích đáng sợ này trong hoàn cảnh Su T-50 liên tục trễ hẹn, để làm đối trọng với F-22 của Mỹ.