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度／正10度的范围内偏转。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，同样也能够在未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相比，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度，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度角垂直平面范围内推力矢量偏转的AL-3IFP加力式涡轮风扇发动机(2×12，500千克)。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-3IFP可保证苏-30MKI在迎角90度、速度接近零时能有教控制飞机。

　　在进行所有可能的机动飞行时和在超机动状态，其中包括在接近零速度和动态负速度的情况下，苏-30MKI的动力装置都能稳定地、无喘振地工作，这是由于所采用的低压压气机稳定性由第四级保证。为此，在低压压气机中装入了可调进气导流环，该导流环叶片的定位角可以在负30度-0度范围内变化，从而保证压气机的第一级在远离失速条件的最佳状态工作。在这种情况下，低压压气机几乎感觉不到由超音速尖唇进气道产生的气流不均匀性。由于外驳中装有气／气热交换器，在AL-31FP发动机中几乎不存在加力燃烧室与低压压气机之间的音响反馈，因为无论是压力扰动，还是加力燃烧室脉动，都不会进入低压压气机。这样使装置AL-31FP的飞机可以用尾巴朝前的状态飞行。所有这些这使苏30MKI具有超机动性能力，大大提高了飞机在空战中的机动性。

　　根据印度空军的要求，在飞机上配备有法国和以色列生产的机载电子设备，其中包括法国赛克斯坦公司生产的VEH-3000平视显示器(HUD)和大气计算机。座舱内配备了两大两小的MFD-55多功能液晶彩色显示器(LCD)，该显示器能显示数据库输出的三维或二维地形图，能将攻击地面目标的补充信息输入到改装的平视显示器上。该显示器还可实现目标识别，使雷达影像和光电雷达影像与数字地图重叠。采用法国的LVT数据琏总线，任务计算机由印度自行研制。导航系统为法国通用电气设备与机械公司(SAGEM)的GPS／INS，这是一种能与俄罗斯GLONASS和美国GPS系统协同工作的卫星导航装置。

　　　苏-30MKI配装了数模混合式电传操纵系统，该系统纵向通道为四余度，侧向通道为三余度。为了提高可靠性，电传操纵系统中的所有计算机同时工作。飞控软件由俄罗斯编写，印度方面曾要求参加编写工作但被俄方以印度缺乏这一方面的经验和专业技术能力所拒绝。话说回来，号称头号软件大国的印度到今天也没有成功开发出一套电传操纵系统所用的飞控软件，苏-30MKI所使用的综合电传操纵系统能够完成各种飞行操纵任务，控制发动机推力，使飞机自动改出螺旋。座舱里配装有标准的中央驾驶杆和移动式发动机油门杆。

　　飞机使用的雷达和火控系统是由位于茹科夹斯基市的NII P公司(仪器制造科学研究院)研制生产的，装有N011M无源相控阵天线的RLSU-30MK雷达综合瞄准系统，代号“雪豹”。数据处理计算机由印度自行开发，雷达总设计师是别基尔巴耶夫。雷达对单个目标的最大搜索角度是方位角正负70度，俯仰角正负40度，对5平方米的空中目标的迎头搜索距离为120-140千米，尾追搜索距离分别为60千米，对桥梁的探测距离是80～120千米，对坦克集群的探测距离为40-50千米，对驱逐舰的探测距离是120～150千米。可同时跟踪24个空中或地面目标，雷达最大探测距离精度为10米。