Основной целью такой программы стало увеличение числа решаемых боевых задач по уничтожению наземных целей. Главным принципом работ по этому самолёту стал принцип "не перестраивать, а надстраивать". С целью уменьшения стоимости модернизации конструкцию планера и большинство систем самолёта оставили прежними, но для решения истребителем новых задач провели следующие дополнения и изменения:

• в навигационную систему включили параллельный контур с приёмником А-737 спутниковой навигационной системы, работающим как с российской системой ГЛОНАСС, так и с американской NAVSTAR;
• в радиолокационную станцию Н001 добавили вычислитель для новых режимов работы (картографирования земной поверхности и селекции движущихся целей);
• в обеих кабинах самолёта обычные телевизионные экраны индикаторов прямой видимости (ИПВ) заменили жидкокристаллическими цветными дисплеями МФИ-55 (многофункциональный индикатор размером 5x5 дюймов); на дисплеи выводилась информация от бортовой РЛС и оптико-электронной прицельной системы, тактическая обстановка, а так же картинка из телевизионной головки самонаведения ракеты или бомбы;
• в системе управления оружием (СУО) добавили вычислитель МВК для сопряжения СУО с новыми управляемыми ракетами классов "воздух-воздух" и "воздух-земля".

Проект таких доработок серийных машин был подготовлен в феврале 1999 года. Первый полёт на модернизированном самолете с синим бортовым номером "302", переделанном из серийного Су-30 с внутризаводским № 03-02 (полный заводской № 79371010302), выполнил лётчик-испытатель Анатолий Квочур. Модернизированный Су-30КН, кроме своего обычного вооружения, мог нести до шести телевизионных ракет Х-29Т или бомб КАБ-500КР, бомбы КАБ-1500, две телевизионные ракеты дальнего действия Х-59М, а также до шести ракет класса "воздух-воздух" РВВ-АЕ. Для подавления средств ПВО предусматривалась подвеска до шести противорадиолокационных ракет X-31П, а в противокорабельном варианте - до шести Х-31А. Стало возможным применение телевизионного оружия без визуального контакта с целью, так как бортовая РЛС передавала предварительное целеуказание системе наведения ракеты или бомбы, после чего её головка самонаведения захватывала цель уже после пуска, по мере приближения к ней.

Замена всего одного индикатора в каждой из кабин Су-30 позволила значительно расширить истребительные функции самолёта. На установленный индикатор МФИ-55 выводилась как пилотажная, так и вся боевая информация, а переключение режимов выполнялось обычным нажатием кнопок. Такая переделка позволяла очень быстро и дёшево модернизировать самолет и упростить переподготовку летчиков, так как информационное поле кабины менялось незначительно. Таким образом, по расчёту разработчиков модернизации, установка всего одного нового дисплея на Су-30 позволила бы строевым лётчикам очень быстро освоить применение высокоточного оружия по наземным и надводным целям, а ВВС - получить боевой самолёт, вполне отвечающий современным требованиям.

В результате модернизации масса серийного Су-30 увеличивался всего на 30 кг, что практически не отразилось на его лётных характеристиках. При этом боевая эффективность возросла в несколько раз, что, по мнению разработчиков, сделало его сопоставимым с наиболее мощным и современным тактическим ударным самолетом США F-15E "Страйк Игл"

С марта 1999 года начался этап заводских летных испытаний опытного Су-30КН в Жуковском. Неокрашенная машина жёлто-титанового цвета экспонировалась на земле и летала с выпущенной штангой топливоприёмника на авиасалоне МАКС-99 в августе 1999 года. По оценке президента ИАПО Алексея Фёдорова, концепция фирмы "Русская авионика", воплощенная в самолёте Су-30КН, оказалась вполне жизнеспособна и успешно выдержала проверки на полигоне в Ахтубинске.

В сентябре 2000 года Су-30КН, уже покрашенный в бело-серо-чёрный камуфляж, перелетел прямо из Ахтубинска где проводился второй этап его испытаний в ГЛИЦ на гидроавиасалон в Геленджик. На первом этапе на истребителе выполнялись пуски ракет средней дальности РВВ-АЕ класса "воздух-воздух", а также сбросы и пуски высокоточного оружия класса "воздух-земля" (различных модификаций управляемых авиабомб, ракет Х-29Т, противокорабельной Х-31А и противорадиолокационной Х-31П ).

По словам руководителя программы Су-30КН Михаила Коржуева, самолет с бортовым номером "302" прошёл полный цикл испытаний в ЛИИ и в Государственном летно-испытательном центре (ГЛИЦ) в Ахтубинске. причём на этой машине, в отличие от испытательских традиций, было проведено значительно меньше зачетных полётов, чем предполагалось (2/3 требуемого количества). При этом было получено положительное заключение комиссии по испытаниям, так как истребитель подтвердил все заявленные характеристики, а это - достаточно редкое явление для российской авиации. Также высоко оценил результаты пусков и сбросов и заместитель Главкома ВВС по вооружению Юрий Клишин. При испытаниях подтвердилась высокая точность работы модернизированной прицельной системы Су-30КН. Есть сведения, что зарубежные покупатели уже заинтересовались новым самолётом.

Прибывший с Ахтубинского полигона в Геленджик истребитель нёс под крылом головку самонаведения телевизионно-командной ракеты Х-59М. Такой режим испытаний - с захватом цели, но без реального пуска - часто используется при отработке этого очень дорогостоящего оружия. Видимо, интеграцией Х-59М с Су-30КН сейчас занимаются специалисты ИАПО и Пилотажно-исследовательского центра ЛИИ им. М. М. Громова, который также принимает участие в разработке Су-30КН. Как считают представители ИАПО, успешное завершение испытаний самолёта откроет путь к модернизации строевых машин ВВС. Дооборудовать предполагается немногочисленные Су-30 и Су-27УБ. В принципе возможна установка нового бортовой электроники и на одноместные Су-27, однако, как считают в ИАПО, это приведет к излишнему повышению нагрузки на пилота и поэтому на нынешнем этапе нецелесообразно.

На запланированном втором этапе модернизации самолёта Су-30КН планируется внедрить авионику, полностью соответствующую варианту МиГ-29СМТ. с мультиплексным каналом обмена данных по стандарту Mil Std 1553B (с двумя или тремя большими дисплеями МФИ-68 производства фирмы "Русская Авионика" в каждой кабине).

Алексей Фёдоров и Михаил Коржуев считают предложенный на Су-30КН вариант модернизации оптимальным, поскольку он не требует дорогостоящей переделки бортового оборудования, в частности, интеграции в него нового локатора. По мнению президента ИАПО. приостановление лицензии на разработку военной техники, которую раньше имела фирма "Русская авионика". никак не скажется на работах по программе Су-30КН, поскольку всегда найдётся небольшая, способная к технологическим прорывам фирма, которая продолжит это направление.

Разработчики бортовой аппаратуры для Су-30КН заявили, что их изделия позволяют включить в авиационный комплекс более тяжёлое вооружение, в частности, противокорабельную ракету (ПКР) "Я хонт", созданную в НПО машиностроения. Правда, пока ожидаемая сенсация не состоялась, и ракету, хотя и представили публике, так и не подвесили под Су-30КН.

Сочетание "суховских" машин и "Яхонта" позволяет создать боевой авиационный комплекс принципиально нового класса. В частности, на нём по сравнению с существующими образцами ракетного оружия (Х-31А, "Москит") в два раза - с 150 до 300 км - повышается дальность стрельбы. Ни в одном боевом авиационном комплексе мира нет такого сочетания скорости и дальности носителя и ракеты, мощности её боевой части, совершенства алгоритмов наведения на цель.

Сейчас специалисты ИАПО и ЛИИ работают над идеологией представления информации лётчику. В частности, планируется менять режимы работы дисплеев с помощью джойстика, расположенного на ручке управления двигателем. Такой вариант больше подходит для боевых условий, чем традиционное переключение кнопок. Вероятно, новый вариант кабины Су-30 будет представлен на одной из предстоящих международных авиационных выставок.

По оценке ряда экспертов, существующие машины семейства "тридцатых" всё же недостаточно вооружены для действий по надводным и наземным целям. В связи с этим в Су-30КН интегрируется ракета "Альфа" класса "воздух-корабль". Она более перспективна, чем сверхзвуковая ракета "Москит", и намного превосходит по эффективности ракету Х-31А (основное противокорабельное оружие российских тактических самолётов). Главные покупатели российской военной авиатехники - Индия. Китай и Вьетнам - остро нуждаются в машинах с расширенными возможностями поражения морских целей.