Su-27, dù có khả năng không chiến tốt, nó chỉ được trông thấy trong những hoạt động nhỏ từ khi nó được đưa vào hoạt động. Ngoại lệ đáng chú ý duy nhất là trong thời gian Chiến tranh Eritrea-Ethiopia (1998-2000), khi đó một số chiếc Su-27A đã được sử dụng triệt để bởi Ethiopia trong nhiệm vụ CAP (Combat Air Patrol - Tuần tra chiến đấu trên không) và hộ tống cho MiG-21 và máy bay ném bom MiG-23. Trong quá trình phục vụ, Su-27 của Ethiopia đã bắn hạ 2 chiếc MiG-29 của Eritrea; một số chiếc Flanker được điều khiển bởi phi công Nga và phi công Ukrainia, người ta cho rằng những phi công đến từ Nga và Ukraina đã điều khiển những chiếc Su-27 và MiG-29 đó (một số bị buộc tội làm lính đánh thuê). Một phi công của Ethiopia tên là Aster Tolossa đã trở thành người phụ nữ đầu tiên của Châu Phi giành chiến thắng trong không chiến.

Tháng 8/1992, các phi công của Trung tâm huấn luyện chiến đấu của Không quân Nga ở Lipetsk đã bay Su-27UB sang căn cứ không quân Langley, bang Virginia, theo lời mời của phía Mỹ. Hai bên đã quyết định tiến hành “cuộc diễn tập chung” ở cách xa bờ biển 200 km. Theo kịch bản đề xuất, ban đầu 1 chiếc F-15D phải tìm cách thoát khỏi sự truy đuổi của Su-27UB, sau đó các máy bay sẽ đổi vai cho nhau và Su-27 phải thoát khỏi sự truy đuổi của F-15. Một chiếc F-15C cũng cất cánh để quan sát cuộc tập trận.

Đầu tiên, chiếc F-15D đã cố bứt khỏi Su-27 ở chế độ tăng lực toàn phần, nhưng Su-27 vẫn bám cứng chiếc F-15 bằng cách sử dụng chế độ tăng lực cực tiểu và lực đẩy không tăng lực tối đa. Sau khi các máy bay đổi chỗ cho nhau, Su-27 đã bật tăng lực toàn phần và lập tức thoát khỏi F-15D với vòng lượn và lấy độ cao gắt, khiến F-15 tụt lại phía sau. Sau vòng lượn, chiếc Su-27UB bám ngay vào đuôi chiếc F-15, và đã “bắn rơi” chiếc chiếc F-15C đang quan sát ở phía sau. Sau khi hạ chiếc F-15 thứ nhất, Su-27 bắt vào máy ngắm chiếc F-15D hai chỗ ngồi và "bắn hạ" luôn nó. Trận không chiến kết thúc, Su-27UB đã hạ cả hai chiếc F-15 nhờ khả năng cơ động rất tốt của mình.

Máy bay chiến đấu Su-27 được tạp chí hàng không hàng đầu trên thế giới Flight International đánh giá là máy bay chiến đấu tốt nhất thế kỷ 20.