苏-30MKI 是由苏霍伊设计局和 IAPO 共同研制的，总设计师拉科维奇还参加过苏-33 和苏-35 的研制工作。与常规型苏-30 相比，在苏-30MKI 的气动布局中增加了全动前翼形成了“静不稳定三翼面布局”。前翼也由飞控系统控制，能够在负 50°/正10° 的范围内偏转。除了能改善大迎角操纵性和稳定性外，苏-30MKI 已完全消除苏-30K 在类似状态下驾驶和瞄准时的抖振。前翼还能够完成一系列其他重要功能，包括能前移空气动力焦点，从而极大地降低静安定性。飞机的不安定程度在有外挂时会根据载荷的不同而改变，通过运用前翼就能够控制其不安定程度。在湍流大气层低空飞行时，前翼是纵向振动和抖动的主/被动“减震器”，这就大大地提高了飞行安全性，减小了机体载荷，增强了舒适性，尤其是在颠簸情况下提高了飞行员的作战能力。飞机上所采用的空气动力改进举措，能够降低机身和翼根部分载荷。这样一来，同样也能够在末增强机体结构的情况下保障获取持续过载达 8.5g。
苏-30MKI 机体结构与苏-27UB 相似，飞机根据一体化空气动力布局研制。按此布局，飞机的机身和机翼形成一个统一的升力机体。这样一来，就能保证机动时的高升力系数和良好气动性能，同样能保证跨音速和超音速时较低的波阻。此布局的特点是机身沿翼展平缓过渡到机翼，能够保证更合理地使用飞机内部容积（包括增加燃油箱）。与苏-27UB 中上，苏-30MKI 飞机上的方向舵面积有所增加。机身主要由铝合金制成，也大量使用了钛合金。机翼前缘后掠 42°，前缘襟翼可自动偏转。飞机座舱里配备了 K-36M 弹射座椅。沿用了苏-30 的空中加油装置。
苏-30MKI 装置有两台带有轴对称亚音速单铰接式可转向尾喷管，可保证正负 15° 角垂直平面范围内推力矢量偏转的 AL-31FP 加力式涡轮风扇发动机（2X12,500 千克）。可转向喷管控制系统传动部分的能源由飞机的液压系统提供。AL-31FP 带有随动装置，随动装置与飞机电传操纵系统电路交连。飞行员只使用发动机油门杆操纵动力装置，而喷管转向则按照电传操纵装置的指令，根据飞行员操纵飞机驾驶杆的情况和飞行条件自动完成。两台 AL-31FP 可保证苏-30MKI 在迎角 90°、速度接近零时能有效控制飞机。
