Основная особенность АЛ-31Ф — уникальные по механическим и эксплуатационным характеристикам лопатки турбины, изготовленные из жаропрочного сплава с монокристаллической структурой и имеющие эффективную систему охлаждения.
Напряженная термодинамика двигателя, высокие степень повышения давления и температура газов перед турбиной, компактная конструкция позволили получить высокую тягу при малой массе (двигатель дал выигрыш в массе самолета на целых 2 т) и небольших габаритах и обеспечить высокую тяговооруженность самолета.
АЛ-31Ф эксплуатируется в широком диапазоне высот и скоростей полета, устойчиво работает на режимах глубокого помпажа воздухозаборника на числах М=2 в условиях плоского, прямого и перевернутого штопора. Системы ликвидации помпажа, автоматического запуска в полете, встречного запуска основной и форсажной камер обеспечивают надежность силовой установки при применении бортового оружия.
Двигатель имеет большой ресурс. При ремонте двигателя в эксплуатационных условиях можно поменять шесть, а на авиаремонтных заводах — все 14 блоков. Ресурс двигателя поднят до ресурса самолета (Су-27).
Двухконтурный турбореактивный двигатель с форсажной камерой АЛ-31Ф имеет модульную конструкцию и состоит из 4-ступенчатого компрессора низкого давления с регулируемым входным направляющим аппаратом, промежуточного корпуса с центральной коробкой приводов, 9-ступенчатого компрессора высокого давления с регулируемой первой группой ступеней, наружного контура, кольцевой камеры сгорания, одноступенчатой охлаждаемой турбины высокого давления, одноступенчатой охлаждаемой турбины низкого давления, форсажной камеры и сверхзвукового реактивного сопла.
Система управления двигателем — гидроэлектронная с аналоговым электронным регулятором-ограничителем КРД-99, гидромеханическим насосом-регулятором НР-31 и регулятором сопла и форсажа РСФ-31.
Двигатель развивает стендовую тягу 12500 кгс на режиме «полный форсаж» и 7600 кгс — на режиме «максимал». На истребителе Су-27К возможно использование так называемого особого режима работы двигателя (ОР), на котором тяга кратковременно повышается до 12800–13000 кгс.