苏-37配备有两台AL-31FP(FU)型双涵道矢量推力喷气发动机，加力飞行时两台发动机的总推力为29000千克力。该机的最大飞行速度为2500千米/小时。正是这两台性能强大的发动机付与了苏-37无与伦比的超机动能力，能够使战机完成圆周机动(即大迎角“眼镜蛇”动作接低速环形垂直旋转，使水平姿态的飞机快速与360度小半径跟斗融合一起)、钟形机动(即从垂直爬升开始降速到顶点处的零速，并将这一位置保持2到4秒，然后向后倒仰，垂直下落并滚转到另一个平面上)。简而言之，苏-37具备在“原地”进行转向的能力。
苏-37的12个外挂点上可挂载R-27、R-60、R-73、R-77、X-29和X-31型导弹，以及多种500千克级的航空炸弹。到目前为止，苏霍伊公司总共只制造了两架苏-37，其中一架已在2002年12月19日的试飞中坠毁。
不过，直到现在为止，专家们对那次坠机事故仍存争议：失事战机上当时并未安装矢量推力发动机，配备的只是两台“标准的”传统发动机，也就是说，这架战机应被称作苏-35，而非苏-37。