航母甲板的起飞距离有限，因此对舰载机的发动机提出了更高的要求，苏-33采用了和苏-27相同的，在陆基使用的发动机的基础上增加了推力，使苏-33单台发动机的最大加力推力达到12800千克。采取这些措施后，苏-33在舰上起飞的最大重量达到26吨，最大有效载荷达到8000千克左右，地面起飞的最大重量达到33吨。
虽然相对而言，苏-33的机动性能较好，但因为飞机结构重量的增加，苏-33在飞行速度、升限和最大过载值上与苏-27相比，均有所降低，尤其在垂直机动性上与苏-27相比有一定的差距。但是通过数字式电传系统的使用，苏-33在飞行灵活性和水平面机动性能上有明显的改善，综合机动性能基本保持了苏-27的性能水平。在目前装备的舰载作战飞机中，苏-33的机动性能与法国的“阵风”M相当，超过了美国的F／A-18E／F。苏-33装备俄罗斯海军航空母舰后，使俄罗斯海军作战飞机在性能上达到了可以对抗美国海军舰载机的要求。
为了避免在航空母舰上使用时，海上高湿和盐雾等环境对苏-33的结构造成不利的影响，苏-33在保持苏-27良好的外场维护性能的同时，进一步对机上的结构进行了加固，蒙皮和口盖也进行了以防腐蚀和防水为目的的改进设计，对飞机蒙皮接缝处进行了于涉铆接，对机身表面的接口和口盖进行涂胶密封。
2009年8月31日上午，歼-15战斗机在沈阳成功实现原型机首飞。中航工业林总（左鸣）填《满江红》词以贺：
科研攻关值建国六十周年前夕成功，欣然作：
碧海飞鲨，涛浪涌，长疆凭借。极目去，扫平天际，夜叉惊灭。振奋雄风酬壮志，激扬士气军旗猎。踏征程，困阻笑谈中，声声惬。
劈荆棘，从不怯。灾险历，难题解。共担当使命，志坚如铁。再创新谁能侧目，登高步步开新界。换海天，任纵越三洋，伊人歇！