Máy bay Su-30MK2 được trang bị động cơ vô cùng mạnh mẽ, phụt nhiên liệu theo công nghệ phụt vector để tăng cả năng cơ động. Cụ thể, Su-30MK2 có thể được trang bị các vũ khí tối tân hiện nay như pháo GSh-30-1 cỡ 30mm, tên lửa đối không tầm nhiệt Vympel R-73. Su-30MK2 còn được trang bị tên lửa không đối không tầm trung R-27 có tầm bắn 70-80km, trang bị đầu tự dẫn radar bán chủ động hoặc đầu tự dẫn hồng ngoại. R-77 có tầm bắn 80km, có thể đánh chặn mục tiêu ở độ cao 5m-25km.
Mỗi chiếc Su-MK2 còn có thể mang theo 6 quả bom KAB-500 (500 kg) hoặc 3 bom KAB-1500 (1.500 kg). Máy bay có thể ném bom từ độ cao 1-15 km và với tốc độ trong khoảng 550-1.700 km/h.
Tốc độ bay của Su-30MK2 là siêu thanh, có thể đạt gần gấp 2 lần vận tốc âm thanh, tức là trên 2000 km/giờ. Lượng nhiên liệu đủ lớn để chúng có thể hoạt động với phạm vi 3000 km mà không cần tiếp nhiên liệu. Còn khi được tiếp nhiên liệu trên không thì phạm vi hoạt động của Su-30MK2 lên đến 8000 km.
Đặc biệt, Su-30MK2 còn được trang bị tên lửa Kh-31P với khả năng tiêu diệt mọi hệ thống radar đặt trên mặt đất hoặc trên chiến hạm. Kh-31P có khả năng tấn công mục tiêu ở tầm bắn tối đa tới 110km. Với đầu đạn nặng 87kg, nó đủ sức phá hủy làm ngừng hoạt động mọi đài radar đối phương. Su-30MK2 còn được trang bị tên lửa Kh-59MK.
Với tốc độ cao, khả năng bay linh hoạt và vũ khí mạnh, Su-30MK2 có thể xông thẳng vào đội hình đối phương gây hỗn loạn, thực hiện các đợt không chiến tầm gần sở trường để tiêu diệt các tiêm kích khác hoặc phóng tên lửa không đối không tầm xa K100 có tầm bắn 300km để tiêu diệt máy bay chỉ huy... Su-30 MK2 được coi là một trong những chiến đấu cơ hiện đại hàng đầu thế giới hiện nay.