本世纪初，随着经济复苏，俄罗斯在五代机项目上投入渐增，也取得了一些初步成果，这些新技术也被用于苏-27的改进。2003年，苏-27M2的方案随之出现，这实际上就是如今的苏-35的原型。2006年7月，新的苏-35概念机模型首次出现在范堡罗航展。为了区分两种苏-35，新的苏-35被冠以苏35BM的编号(BM是Big Modernization“重大改进”的缩写)。而其生产型被称为苏35S，当然这是后话了。
由于大量采用成熟技术，苏35最初的研发还算顺利。2007年8月，苏-35原型机出现在莫斯科航展上。次年2月，901号原型机成功进行55分钟的首飞。不过，似乎是延续了苏-27试飞事故频发的诅咒，2009年4月26日，一架苏35原型机因发动机故障而失控损毁。
或许因为事故，又或许是苏霍伊把研发重心放在了T-50上，苏35的定型似乎被拖延了。直到2011年5月3日，首架生产型苏-35S首飞。
新机新在何处
与俄军现役苏-27相比，苏35的改进之处主要体现在三点。
首先是机体改进，概括起来就是“肚更大，翼更轻，腿更硬”。
苏35的空气动力构型和苏-27基本相同，机背减速板被取消。由于采用更多钛合金和复合材料，不仅机体得到减重，而且提高了机体结构强度，机体寿命提高到了6000飞行小时。重新设计的内部油箱可携带11.5吨燃油，超过苏-27的9.4吨。如果在2个机翼下加挂2个1800升的副油箱，该机最多可携带14.3吨燃油。该机还安装了可伸缩折叠的空中加油系统。由于增加了最大起飞重量，其起落架也得到加强。
