Su-37 có thể mang tới 14 tên lửa không đối không và tới 8.000 kg đạn dược. Mười hai điểm treo cứng bên ngoài có thể mang các tên lửa không đối không, tên lửa không đối đất, bom, rocket và ECM (bộ phận phản ứng điện tử). Máy bay được lắp một súng GSh-301 30 mm với tốc độ bắn tối đa 1.500 viên/phút.

Máy bay được trang bị tên lửa không đối không tầm ngắn Vympel R-73E có radar dẫn đường. R-73E (tên ký hiệu của NATO AA-11 Archer) là một tên lửa cận chiến mọi hướng có khả năng tiêu diệt các mục tiêu đang đuổi phía sau hay đang đối đầu phía trước ở độ cao từ 0.02 và 20 km, và mục tiêu g-load lên đến 12 g. Tên lửa không đối không Vympel RVV-AE (AA-12 Adder) cũng được gọi là R-77, có thể chặn đứng các mục tiêu có tốc độ lên tới 3.600 km/h và ở độ cao từ 0.02 đến 25 km.

Su-37 có thể được lắp thêm các tên lửa không đối đất như tên lửa tầm ngắn Kh-25 (AS-12 Kegler) và Kh-29 (AS-14 Kedge) với đầu đạn 317 kg.