Cuối thập niên 1980, Liên Xô đã phác thảo một kế hoạch sản xuất một loại máy thế hệ kế tiếp để thay thế những chiếc MiG-29 và Su-27 của họ trong vai trò máy bay chiến đấu tiền tiêu. Hai dự án đã được đề xuất cho yêu cầu này, Sukhoi Su-47 và Dự án MiG 1.44. Năm 2002, Sukhoi đã được lựa chọn để lãnh đạo thiết kế chiếc máy bay chiến đấu mới. PAK-FA (hay Sukhoi T-50) sẽ tích hợp kỹ thuật từ cả Su-47 và MiG 1.44.

Để giảm rủi ro phát triển của PAK FA và phân bổ chi phí liên quan, cũng như thu hẹp khoảng cách giữa nó và các máy bay chiến đấu thế hệ trước, một số công nghệ và tính năng của nó, như động cơ đẩy và hệ thống điện tử, đã được triển khai trong máy bay chiến đấu Sukhoi Su-35S, một biến thể tiên tiến của Sukhoi Su-27.[27] Các Hiệp hội Novosibirsk Máy bay sản xuất (NAPO) được sản xuất máy bay chiến đấu đa vai trò mới tại Komsomol'sk-on-Amur cùng với Komsomolsk-on-Amur Hiệp hội Sản xuất máy bay (KnAAPO), và lắp ráp cuối cùng là mất địa điểm tại Komsomol'sk-on-Amur.[28] Sau một cuộc thi tổ chức vào năm 2003, Trung tâm Sản xuất Tekhnokompleks Khoa học và Ramenskoye Instrument Building Văn phòng Thiết kế, các Viện nghiên cứu Tikhomirov khoa học của Thiết kế Instrument (NIIP), Ural Quang học và Cơ khí thực vật (UOMZ) tại Yekaterinburg, công ty Polet ở Nizhny Novgorod và Viện nghiên cứu khoa học vô tuyến trung ương ở Moskva đã được chọn để phát triển bộ thiết bị điện tử hàng không của PAK FA. NPO Saturn là nhà thầu chính cho các động cơ tạm thời; Saturn và MMPP Salyut sẽ cạnh tranh cho các động cơ giai đoạn hai dứt khoát.[29]

Vào ngày 8 tháng 8 năm 2007, Tổng tư lệnh Không quân Nga (CinC) Alexander Zelin được các hãng thông tấn Nga trích dẫn rằng giai đoạn phát triển của chương trình đã hoàn tất và việc chế tạo máy bay đầu tiên để thử nghiệm chuyến bay sẽ bắt đầu, và đến năm 2009 sẽ có ba máy bay thế hệ thứ năm đã sẵn sàng.[30][31] Năm 2009, thiết kế của máy bay đã chính thức được phê duyệt.[32]

T-50 được Bộ quốc phòng Nga kỳ vọng sẽ là đối thủ đáng gờm của F-22 và F-35 của Mỹ nên chương trình phát triển loại máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm này được Nga đặc biệt chú trọng.