Lors de son apparition, ce bombardier à long rayon d'action a été confondu avec le Su-32 FN dont la cellule est pratiquement identique. L'étude de cet appareil est née sous l'appellation de Su-37IB (Istrebitel Bombardirovshik : casseur bombardier). Un premier prototype, type d'usine T1OV-1 et codé "42", a volé le 13 avril 1900. Un second appareil, le T1OV-2 codé "43", construit à l'usine de Novossibirsk, et donné comme le premier exemplaire de série Su-34, a volé à son tour le 18 décembre 1993. Ont par la suite volé le T10V-5 (le T40V-4 est sortit comme le Su-32 FN). Au début de 1997 quatres autres exemplaires étaient en cour d'assemblage sur un total de 12, mais il est possible que les derniers aient été suspendus. Il est cependant prévu de remplacer les Su-24 par des Su-34. Les réacteurs, initialement des AL-31F de 12 500 kgp avec PC, seront remplacés par des AL-31FM ou AL-35F de 12800 à 14000 kgp avec PC.