Наличие двух членов экипажа, большой внутренний запас топлива и десять точек подвески ракет класса воздух — воздух — эти особенности послужили причиной того, что за базовый самолет при разработке Су-30 был выбран Су-27УБ (заводской шифр 10-4), который производится Иркутским заводом с 1985 года. Первый серийный экземпляр был поднят в воздух 10 сентября 1986 года летчиками-испытателями ИАПО Г.Булановым и Н.Ивановым.
История создания нового перехватчика непроста. В 1985 году в ОКБ приняли решение о доработке одного из опытных самолетов Су-27УБ для проведения испытаний по дозаправке топливом в воздухе машин типа Су-27 и выяснения возможностей экипажа при длительном нахождении в полете, их работоспособности и самочувствия. С этой целью выбрали второй летный экземпляр Су-27УБ, построенный на авиационном заводе им. Ю.А.Гагарина (Комсомольск-на-Амуре), на котором установили систему дозаправки топливом. Уже в июне 1987-го на этом самолете был совершен беспосадочный перелет по маршруту Москва — Комсомольск-на-Амуре, а в марте 1988-го Москва — Комсомольск-на-Амуре — Москва. В этих перелетах принимали участие летчики-испытатели ОКБ Н.Садовников и И.Вотинцев. Второй маршрут имел протяженность 13440 км и длился 15 ч 42 мин. За это время экипажем были проведены четыре дозаправки топливом в воздухе, в районах Новосибирска и Читы. Примерно в то же время и все тот же Су-27УБ с системой дозаправки в группе с самолетами Су-27 авиации ПВО выполнил полет на самый северный аэродром в мире — Грем-Белл на архипелаге Земля Франца-Иосифа, находящийся в непосредственной близости от Северного полюса. Тем самым была показана возможность эксплуатации данного образца техники в высоких широтах. В результате этих работ было принято решение о создании на базе Су-27УБ новой модификации, предназначенной для авиации ПВО, с возможностью выполнения длительных полетов, ведения боевых действий как в одиночку, так и группой и, кроме того, для непосредственного управления перехватчиками при ведении групповых боевых действий, то есть в качестве ВКП.
Для отработки этой концепции летом-осенью 1988 года на заводе, силами сотрудников Иркутского филиала ОКБ Сухого под руководством В.Макрицкого и местных специалистов, были доработаны два учебно-боевых самолета производства ИАПО, получившие в ОКБ обозначение Т-10ПУ-5 и Т-10ПУ-6, а на заводе — 10-4ПУ.