强大的武器系统和多种攻击能力是苏-34的又一主要特色。它的固定武器为一门GSH-301型30毫米航炮，备弹180发，射速1500发/分，炮弹初速860米/秒。机上共有10个挂架，可挂带R-77型中程空空导弹、R-73型近程空空导弹，Kh-31P、Kh-59M和Kh-15PM等空地、空舰导弹，FAB-250系列制导炸弹、RBK-500型子母弹、BETAB型反跑道/混凝土炸弹、PTAB-1M型反坦克弹、ShOAB型人员杀伤弹，还有23毫米6管加特林机枪。机舱内还装有70个无线电声呐浮标的浮标箱。
苏-34战斗轰炸机
必要时它可挂载核弹药。它的武器门类显示它既可对地面、海面实施攻击轰炸，又可进行空中格斗。它能打击250公里外的地面或水面目标，轰炸的精确度比普通轰炸机的精确度高出4倍。
它配有大功率后视空空雷达，作用距离4公里，具有后视打击本领。它可携带经改装的当今世界最先进的空射巡航导弹，可对数千公里之外的敌目标实施精确打击。苏-34有可能成为俄空军最强悍的对地攻击机。难怪俄生产商说：截至2012年世界上还没有与苏-34同类型的战斗轰炸机。
国际传媒有关俄空军将用苏-34取代图-22M3战略轰炸机的猜测大概不会是事实。因为图-22M3载弹量远远多于苏-34;作战半径达4400公里，又是苏-34远远不及的。在较长的一段时间内，苏-34将和图-22M3搭配使用，构成有强大威慑力的俄罗斯战略空军优势。
