Первый серийный самолет СУ-34 поднялся в воздух в 1993г. Самолеты этого типа должны заменить в российских ВВС и ВМФ фронтовые бомбардировщики СУ-24, выпускавшиеся в 1971-1993 гг. СУ-34 предназначен для поражения точечных сильнозащищенных наземных и морских целей вне зависимости от времени суток и погодных условий. Экспортная модификация имеет наименование СУ-32ГО.
СУ-34 выполнен по схеме "триплан" с цельноповоротным передним горизонтальным оперением. Самолет имеет увеличенную емкость внутренних топливных баков, обеспечивающую, без применения ПТБ, практическую дальность полета 4000 км (вдвое больше, чем у СУ-24 или F-15Е). С тремя дозаправками СУ-34 способен преодолеть расстояние 14 тыс. км, что соизмеримо с дальностью самолетов стратегической авиации.
К одной из важных особенностей нового самолета относится бортовая электроника, обеспечивающая экипаж полной информацией о параметрах полета и окружающем пространстве, состояниях бортовых систем и силовой установки, целях в воздухе на земле, на поверхности воды и под водой, о средствах радиолокационного обнаружения и РЭБ противника, о ЗРК и степени создаваемой ими угрозы. В кабине установлены цветные жидкокристаллические экранные индикаторы с высокой степенью контрастности.
В память системы искусственной безопасности введена информация об авариях и катастрофах и оптимальных решениях по выходу из сложных полетных ситуаций. При этом учитываются истинные координаты самолета, скорость и направление воздушных потоков, остаток топлива и т.п. В ряде случаев (например, при тяжелых ранениях членов экипажа, потере сознания) система примет решение о катапультировании летчиков.
СУ-34 оснащен многофункциональной БРЛС с повышенной разрешающей способностью. Станция способна одновременно следить за несколькими воздушными и наземными целями. Кроме того, на борту имеется оптико- электронный комплекс. В состав комплекса БРЭО входит навигационная система на лазерных гироскопах, средства радионавигации, спутниковая навигационная система и система связи.
На 12 узлах внешней подвески могут размещаться высокоточные управляемые ракеты класса "воздух-поверхность". Другим высокоточным оружием из арсенала СУ-34 являются корректируемые бомбы. Для поражения РЛС противника, а также для борьбы с самолетами ДРЛО бомбардировщик может оснащаться противорадиолокационными ракетами Х-31П.
В составе вооружения имеются УР класса "воздух-воздух" средней дальности РВВ- АЕ и ракеты малой дальности с ТГС Р-73 или Р- 73М. Общая масса боевой нагрузки на внешних узлах подвески 8000 кг.
На базе СУ-34 создается самолет-разведчик, оснащенный новым многоканальным разведывательным комплексом и предназначенный для замены разведчика СУ-24МР, а также самолет РЭБ (для замены СУ- 24МП).