蘇-34保留了蘇-27的總體氣動佈局，但定型卻使用了全新的機身結構，從整體外觀上來看，蘇-34戰鬥轟炸機機身長度23。3米、高度6。09米、翼展長度14。7米，整個機翼的面積為62平方米，最大起飛重量45噸。在加強了機身結構、增加了操作重量的同時，蘇-34還保留了前身強悍的機動能力，引人注目的“鴨嘴”式設計有助於恢復氣動平衡、減弱超低空飛行中因亂流產生的顛簸、大大降低了各種應力阻力影響機身的作用。

值得一提的是為了更好地應對未來持久作戰以及戰機高續航性帶來的影響，蘇-34破天荒的提高了座椅的舒適度。其容納的並列雙座座椅可以提供一個駕駛員和一個武器操作員的配置。乘員們可以從彈射座椅中走到過道上伸展一下身體、活動活動久坐麻痺的筋骨，甚至能在長時間巡航的任務中進行休息，極具人性化。

動力配置上，蘇-34裝載了兩臺AL-31FM1加力渦扇發動機，每臺能夠提供132千牛的加力推力，能夠將“鴨嘴獸”抬到最大1。8馬赫的超音速飛行速度，12。1噸的超大載油量更是能支援它達到最大4500千米的航程，在同類型的轟炸機中已經是非常強悍的存在了，基本上能完成許多常規作戰任務。

武器配置方面，與俄羅斯其他任何戰術飛機相比，蘇-34可以掛載更多種類的空面制導武器，堪稱“武器小倉庫”。其機身有4個外掛點、機翼下有6個外掛點、翼尖還有2個外掛點，可以一次性掛載6枚500千克的KAB-500L或三枚1500千克的KAB-1500L鐳射制導炸彈，還有各種各樣的短程空面導彈和遠端空面導彈蘇-34也都手到擒來，最大載彈量可達8噸。

這還沒完，蘇-34還兼顧強大的反艦能力，能夠一次性掛載6枚速度可達3馬赫的俄羅斯最新型Kh-31A反艦導彈，並輔以一門標準的30毫米GSH-301機炮，備彈150發，最大射速每分鐘1500發，能夠對地對艦造成密集型火力壓制和壓倒性傷害。

蘇-34的航電系統主要有兩個最顯眼的配置，一是位於頭部的V004雷達，它採用了1250×850毫米的固定天線，除了優異的氣象偵測和導航功能外，還可以提供非常豐富的空面和空空模式，能夠探測到150-200公里的地面目標和120公里的空中目標，空面模式下它能夠同時攻擊兩個控制目標、空空模式下則可以擴大到四個；二是烏拉爾光學儀器廠製造的，該系統能夠讓所有武器在視野模糊的黑夜實時探測到地面和海面目標，併為鐳射制導彈藥進行鐳射照射、為其他制導彈藥提供目標指引，非常適合全天候作戰需求。