Официально истребитель под обозначением Су-33 был принят на вооружение ВМФ России Указом Президента РФ от 31 августа 1998 г.
Первым «боевым крещением» Су-27К (Су-33) стал поход в составе авиакрыла ТАВКР в Центральную Атлантику и Средиземное море, начавшийся 24 декабря 1995 г. (на корабле базировалось 10 истребителей, а также летательные аппараты других типов). В начале 2000 г. на Северном флоте впервые было создано авианосное крыло в составе 36 истребителей Су-33, приписанное к ТАВКР «Адмирал флота Советского Союза Кузнецов».
В настоящее время при решении задач завоевания господства в воздухе Су-33 может считаться лучшим в мире серийным истребителем корабельного базирования. Он превосходит основной палубный истребитель ВМС США Макдоннелл-Дуглас F/A-18C/D «Хорнит» и перспективный истребитель F/A-18E/F «Супер Хорнит» практически по всем основным летно-техническим характеристикам, а также по возможностям бортового комплекса вооружения при ведении борьбы с воздушными целями. Палубный истребитель Грумман F-14D «Томкэт», оснащенный более мощной, чем у Су-33, БРЛС и ракетами класса «воздух-воздух» большой дальности AIM-54 «Феникс», значительно уступает Су-33 по маневренным и разгонным характеристикам, а также боевому радиусу действия.
Серийный выпуск Су-33 продолжается авиационно-производственным объединением в Комсольске-на-Амуре. Ведутся работы по дальнейшему совершенствованию самолета. Придание Су-33 функции многоцелевого истребителя признано одним из пяти наиболее приоритетных направлений развития морской авиации России в 2000-2001 гг.
В ходе модернизации («идеологически» близкой модернизации самолетов семейства Су-27) корабельный истребитель должен получить новую многофункциональную импульсно-доплеровскую БРЛС (корпорация «Фазотрон-НИИР» предложила для установки на Су-33 радиолокационные станции с фазированной антенной решеткой «Жук-М» или «Сокол»). Предполагается, что в дальнейшем самолет будет оснащен цифровой электродистанционной системой управления.
В дальнейшем противокорабельный потенциал Су-33 может существенно возрасти за счет оснащения его перспективной противокорабельной оперативно-тактической ракетой «Оникс». Ее экспортный вариант, известный под названием «Яхонт», был впервые продемонстрирован на авиационной выставке «МАКС-99» в г. Жуковском). Каждый самолет может нести три такие ракеты, способные поражать надводные цели любых типов на дальности порядка 300 км.
Вооружение истребителя включает пушку ГШ-301 (30 мм, 150 патронов). Су-33 может брать на борт до 12 УР класса «воздух-воздух». Для ведения дальнего ракетного боя могут использоваться ракеты Р-27Р и Р-27Т (соответственно, с радиолокационным полуактивным самонаведением и ТГС), УР увеличенной дальности Р-27ЭР и Р-27ЭТ, а также усовершенствованные ракеты Р-27ЭМ, способные поражать малоразмерные противокорабельные ракеты, летящие на высотах до 3 м. Для ведения ближнего маневренного боя используются ракеты малой дальности с ТГС Р-73. Для поражения надводных целей самолет предполагается оснастить тремя оперативно-тактическими сверхзвуковыми ракетами типа «Оникс» («Яхонт»), способными поражать различные цели (в том числе и авианосные группы) на удалении до нескольких сотен километров. Для действия по наземным и морским целям самолет может нести свободнопадающие бомбы калибром до 1000 кг и НАР. Под фюзеляжем допускается подвеска контейнера системы дозаправки в воздухе УПАЗ. Общая масса боевой нагрузки на внешних узлах подвески 6500 кг.
