Su-34 là loại máy bay được thiết kế cho nhiệm vụ tấn công mặt đất nhưng cũng có khả năng không chiến không hề thua kém các loại tiêm kích khác trên thế giới.

Su-34 được NATO gọi là Fullback (Hậu vệ) còn Không quân Nga ưu ái gọi nó là "xe tăng bay" bởi khả năng vũ trang hạng nặng của nó.

Su-34 có thiết kế phần mũi hình "mỏ vịt" độc đáo với 2 phi công ngồi cạnh nhau như trên một chiếc máy bay phản lực chở khách. Những phi công lái Su-34 thường ví von rằng "Chúng tôi có buồng lái của một chiếc Tu-160".

Su-34 được trang bị 2 động cơ AL-31FM1 cung cấp lực đẩy có đốt sau 132 kN/chiếc, động cơ này giúp Su-34 đạt tốc độ tối đa Mach-1.8 (2000 km/h)

Su-34 có phần mũi khác thường bên trong được trang bị một radar mạng pha hoạt động theo từng giai đoạn Leninets B004. Đây là loại radar tấn công tiên tiến nhất từng được chế tạo máy bay chiến đấu của Nga. Nó rất giống với radar AN/APQ-164 được trang bị trên máy bay ném bom chiến lược B-1 Lancer của Mỹ.

Tuy là máy bay cường kích tấn công mặt đất nhưng với thiết kế khí động học ưu việt Su-34 có thể thực hiện những pha nhào lộn không thua kém các tiêm kích khác.

Mỗi chiếc Su-34 có 12 điểm treo dưới cánh có thể mang theo tới 8 tấn bom đạn các loại. Nó có thể sử dụng tất cả những vũ khí dẫn đường tối tân nhất của Nga hiện nay. Su-34 là máy bay chiến đấu duy nhất ngoài các máy bay ném bom chiến lược có thể trang bị tên lửa hành trình tấn công mặt đất tầm siêu xa Kh-55.

Su-34 có thể bay một mạch tới 4.000 km mà không cần tiếp nhiên liệu, với 2 lần tiếp nhiên liệu nó có thể bay quãng đường dài tới 6.000 km. 

Hệ thống điện tử hiện đại trên Su-34 có thể tiêu diệt các mục tiêu mặt đất được ngụy trang ở phạm vi tới 250 km.

Theo kế hoạch đến năm 2020, Không quân Nga sẽ có khoảng 142 chiếc Su-34 trong biên chế và đây sẽ là trụ cột cho năng lực tấn công mặt đất của Không quân Nga.