Работы по созданию корабельного истребителя на базе Су-27 велись в ОКБ с 1971 года; за десять последующих лет последовательно разработано 3 варианта самолета, предназначенного для палубного базирования на авианосцах проектов 1160 и 1153. Все эти проекты предусматривали создание самолета с катапультным взлетом и посадкой «по самолетному», с зацеплением за трос аэрофинишера. В конструктивно-компоновочном плане в них последовательно повторялись все основные решения, принятые на тот момент для базового «сухопутного» варианта Су-27, но с учетом специфики палубного базирования, что предполагало необходимость усиления опор шасси, установки посадочного гака и складывания крыла при хранении машины на ангарной палубе.
С 1982 года в ОКБ Сухого были продолжены работы по палубному варианту Су-27, предназначенному для базирования на тяжелом авианесущем крейсере (ТАвКр) проекта 1143.5 с планируемой численностью авиагруппы около 50 ЛА (Як-41, палубные варианты Су-27 и МиГ-29, вертолеты Ка-252). На этом корабле для обеспечения укороченного взлета самолетов типа Су-27 и МиГ-29 вместо катапульты предусматривалась установка трамплина в носовой части полетной палубы. Такое решение требовало экспериментальной проверки, поэтому для отработки трамплинного способа взлета в ОКБ Сухого и Микояна на базе опытных самолетов были созданы специальные летающие лаборатории (ЛЛ). Для отработки вопросов палубного базирования на территории учебного центра авиации ВМФ на аэродроме Саки в Крыму был построен специальный наземный стенд, включающий установку трамплина и палубного аэрофинишера (комплекс « НИТКА »).
В ОКБ Сухого в ЛЛ был доработан опытный самолет Т10-3, в 1982-83 г.г. на нем провели первый этап испытаний по взлету с трамплина и наземный этап испытаний по зацеплению за трос аэрофинишера. Ведущим летчиком-испытателем ОКБ по этой программе стал Н.Ф. Садовников. 28 августа 1982 года он первым из летчиков ОКБ выполнил на Т10-3 взлет с трамплина. В 1984 году для испытаний по корабельной тематике доработан еще один опытный самолет – Т10-25. На нем началась отработка посадки без выравнивая и взлета с нового варианта трамплина, имевшего больший угол схода. 30 августа 1984 года Н.Ф. Садовников в первый раз выполнил на Т10-25 посадку «по корабельному», а 3 сентября 1984 года – первый взлет с нового трамплина.
Создание корабельного варианта Су-27 для ТАвКр пр. 1143.5 задано ОКБ Сухого постановлением правительства от 18 апреля 1984 года. Ранее такая же работа была задана по самолету МиГ-29, таким образом, было устроено негласное соревнование двух ОКБ «за место на палубе».
С 1983 года руководителем работ по корабельной тематике в ОКБ был назначен К.Х. Марбашев. В ноябре 1984 года прошла защита эскизного проекта, рабочий проект по Су-27К (Т-10К) выполнен в 1985-86 г.г. Для обеспечения минимальных размеров при хранении самолета на ангарной палубе, ось складывания крыла Су-27К в процессе проектирования перенесли ближе к борту фюзеляжа, складным стал и стабилизатор (ГО). Это позволило снизить поперечные габариты самолета со сложенным крылом и ГО до размеров, сравнимых с МиГ-29К. Для снижения посадочной скорости на Су-27К установлено новое высокомеханизированное крыло, оснащенное двухсекционным однощелевым закрылком, элероном и увеличенным поворотным носком. По результатам испытаний опытного самолета Т10-24, на Су-27К для увеличения запаса пикирующего момента на посадке установлено ПГО. Кроме этого, на Су-27К внедрена система дозаправки топливом в полете, причем в качестве танкера может использоваться однотипный самолет, на который подвешивается УПАЗ.
Постройка двух опытных Су-27К была выполнена в ОКБ в кооперации с серийным заводом в 1986-87 г.г. Первый полет на опытном самолете Т10К-1 17 августа 1987 года выполнил летчик-испытатель ОКБ В.Г. Пугачев, а 22 декабря 1987 года Н.Ф. Садовников в первый раз поднял в воздух второй опытный экземпляр самолета, Т10К-2. В ходе заводских летно-конструкторских испытаний самолета, 1 ноября 1989 года В.Г. Пугачев впервые в СССР выполнил на Т10К-2 посадку «по самолетному» на палубу ТАвКр «Тбилиси» (позднее переименованного в « Адмирал флота Советского Союза Кузнецов » ). С 1989 года на заводе в Комсомольске-на-Амуре началось производство установочной партии Су-27К, первый серийный самолет на заводе 17 февраля 1990 года облетал летчик-испытатель ОКБ И.В. Вотинцев.
Государственные испытания Су-27К проводились в 1991-1994 г. В апреле 1993 года с завода в Комсомольске-на-Амуре летчикам авиации Северного флота передана первая партия корабельных истребителей, они вошли в состав 279 корабельного истребительного авиаполка (КИАП). К августу 1994-го в составе полка находилось уже 24 серийных самолета. В период 1993-95 г.г. строевые летчики 279 КИАП освоили самолет, после чего, ТАвКр « Адмирал флота Советского Союза Кузнецов » в период с декабря 1995 г. по март 1996 г. выполнил первый в своей истории дальний учебный поход в Атлантику и Средиземное море. 31 августа 1998 года указом президента РФ Су-27К принят на вооружение под обозначением Су-33.
Для обучения летчиков корабельной авиации с середины 80-х на базе Т-10К под шифрами 10КУ/10КТ в ОКБ разрабатывался двухместный учебно-боевой вариант самолета. Позднее, с начала 90-х, работы велись над новым вариантом спарки, получившей обозначение Су-27КУБ (10КУБ). Постройка опытного экземпляра самолета осуществлялась в 1995-98 г.г. в Комсомольске-на-Амуре, а окончательная сборка – в Москве, для доработок был использован опытный самолет Т10К-4. Первый полет на опытном экземпляре 10КУБ 29 апреля 1999 года выполнил экипаж заводских летчиков-испытателей: В.Г. Пугачев (командир) и С.Н. Мельников (второй пилот). На самолете успешно проведен заводской этап испытаний, кроме этого 10КУБ получил оценку летного состава авиации флота. В настоящее время испытания Су-27КУБ продолжаются в варианте с новым оборудованием и двигателями АЛ-31ФП с управляемым вектором тяги.
