1986 年 4 月，设计师叶梅利亚诺夫和武器系统设计师维克多·加卢什科接到一项研制任务，在现有的苏-27 的基础上研制一种全新的远程截击战斗机。对于新型截击机的要求是接近米格-31 的航程和不低于现有苏-27 的机动敏捷性。之前维克多·加卢什科正在积极准备苏-27M 也就是后来的苏-35/37 的研制，这一型号的飞机是具备对空中和地面目标的精确探测和打击能力的，而且一开始就计划用相控阵雷达装备这一型号。新的截击机也被要求安装新型雷达，但不要求多功能。设计小组被告之重点是增加飞机的留空时间以及飞机对空中目标的侦测和截获能力。
设计小组将在一架单座的苏-27 和一架双座的苏-27UB 教练战斗机上进行改进工作，包括为这两架飞机改装空中受油探头在内的所有工作被要求在很短的时间内完成。莫斯科试验牛产厂负责飞机的改装任务，后来这一任务被转移到远东地区。
安装空中受油探头的 Su-27PD 表演机，由 Su-27P 改装而来。2000
年珠海航展时停留天津时所摄，当时属于格罗莫夫试飞院经过改进后的单座机被称为苏-27P，双座的苏-27UB 被改造成为苏-27PU（工程编号
T10PU）。从外表上来看飞机的改动不是很大，这是因为在设计中并没有采用简单的固定式受油探管，而是一种装置在风档下面左侧的位置可以完全收起的探管。当受油管收起时部分可以被整流舱盖遮住，完全与机身的表面齐平。这一设备是由 K-36 弹射座椅的研制单位，位于莫斯科地区托米里诺镇的“红星”科研生产企业研制生产的，总设计师是谢维林。