Tiêm kích hạm Su-33 do Cục thiết kế Sukhoi nghiên cứu phát triển từ cuối những năm 1980 trang bị cho tàu sân bay Đô đốc Kuznetsov của Hải quân Liên Xô (nay là Hải quân Nga). Tiêm kích hạm Su-33 được phát triển dựa trên máy bay Su-27 với một số sự thay đổi trong thiết kế đáp ứng yêu cầu cho phép cất hạ cánh trên tàu sân bay.

Khung thân Su-33 chủ yếu giống hệt Su-27 nhưng bổ sung thêm cánh mũi nhỏ để rút ngắn quãng đường cất cánh và cải thiện khả năng cơ động. Tuy nhiên, Su-33 không thể mang tối đa tải trọng vũ khí 8 tấn mà buộc phải mang 6,5 tấn trên 12 giá treo gồm: tối đa 6 tên lửa đối không tầm trung - xa R-27/R-77 và 4 tên lửa đối không tầm ngắn R-73; nó có thể tùy chọn mạng tên lửa chống hạm Kh-31A Krypton hoặc Kh-41 Moskit, bom.

Việc không mang tối đa vũ khí là do thiết kế boong phóng tàu Đô đốc Kuznetsov – dùng đường băng cất cánh kiểu nhảy cầu thay vì sử dụng máy phóng thủy lực. Kiểu thiết này cung cấp nhiều lợi thế gồm: khi cất cánh nó sẽ không tạo ra áp lực cho khung máy bay và phi công; cho phép trọng lượng máy bay nhẹ hơn vì ít phải tăng cường cấu trúc khung. Với kiểu boong phóng nhảy cầu, máy bay có thể có được toàn bộ lực đẩy có đốt sau sớm hơn, vì nó được ghìm lại bởi đế chặn chứ không phải bởi những chốt móc của máy phóng.

Su-33 trang bị 2 động cơ tuốc bin phản lực cánh quạt đẩy AL-31F cho tốc độ bay tối đa 2.300km/h ở trần bay 10.000m, tầm bay 3.000km, trần bay 17.000km.