Su-30 chưa từng tham gia không chiến trong một cuộc chiến tranh thực sự. Tuy nhiên, nó đã chứng tỏ được khả năng trong các cuộc tập trận với tỷ lệ chiến thắng rất cao, ngay cả trước những loại tiêm kích tiên tiến của phương tây như F-15 Eagle, F-16 Falcon, Eurofighter Typhoon...

Năm 2002, các chuyên gia tạp chí Mỹ Aviation Week&Space Technology là ông David A. Fulghum và Douglas Barrie đã nêu phân tích của mình rằng "Lần nào Su-30MK cũng đánh bại F-15C (Su-30MK Beats F-15C Every Time), trong đó viết rằng, trong các trận tập không chiến diễn ra trên bầu trời St Louis (một cơ sở bay thử nghiệm của công ty Boeing Mỹ), Su-30 đã giành ưu thế trước F-15 nhờ khả năng cơ động cao của mình.

Tại cuộc tập trận Cope India 2004, các tiêm kích Su-30MKI của Không quân Ấn Độ (IAF) đã thực hiện các trận đánh tập kiểm tra chống các tiêm kích F-15C của Không quân Mỹ (USAF). Kết quả đáng kinh ngạc là 9:1 nghiêng về phía các phi công Ấn Độ (1 chiếc Su-30MKI có thể đổi 9 chiếc F-15). Một sĩ quan Không quân Mỹ cho biết: phi công Ấn Độ đã điều khiển chiếc Su-30MKI thực hiện thao tác cơ động "Rắn hổ mang Pugachev", giảm tốc độ xuống bằng 0 trong khoảng thời gian vài giây khiến radar trên khoang chiến đấu cơ Mỹ bị mất dấu đối thủ, và đó là khoảng thời gian đủ để Su-30 tiêu diệt F-15.

Phía Mỹ lý giải rằng luật chơi hạn chế khả năng thắng của họ. Phía Ấn Độ khi tập trận đã lấy 18 chiếc máy bay (gồm 6 chiếc Su-30MKI và 12 chiếc MiG-21 Bison) để đấu với 6 chiếc F-15C của Mỹ và phía Ấn Độ cũng yêu cầu Mỹ không được dùng radar AESA. Mỹ cũng không được mô phỏng bắn tên lửa ngoài tầm nhìn (BVR) (do yêu cầu của Ấn Độ không sử dụng tên lửa tầm xa AMRAAM) và người Ấn đã gửi các phi công giàu kinh nghiệm nhất của mình để chiến đấu chống lại người Mỹ trong khi phía Mỹ chọn một phi đội tiêu chuẩn có sự kết hợp giữa các phi công có kinh nghiệm và chưa có kinh nghiệm. Phi công Mỹ cũng cho rằng một loại máy bay khác của đối thủ cũng rất ghê gớm với F-15C là MiG-21 Bison, một phiên bản nâng cấp của MiG-21 sản xuất tại Nga, do loại máy bay này có độ bộc lộ radar thấp, vận tốc cao và rất linh hoạt[11]

Cuộc tập trận Cope India 2004 lần 2 thì có sự tham gia của máy bay Su-30K, phiên bản trang bị radar kiểu cũ NIIP N001 dành cho các thế hệ đầu tiên của Su-27/30. Lần này thì cả hai bên đều được mô phỏng bắn tên lửa ngoài tầm nhìn (BVR) để tận dụng mọi khả năng của radar. Mặc dù Su-30K có thông số kỹ chiến thuật thua sút hẳn so với Su-30MKI, nhưng máy bay vẫn thể hiện khả năng tác chiến hiệu quả so với các máy bay Mỹ F-15C. Su-30 chiếm ưu thế đến 90% trong các trận cận chiến là điều không gây sự bất ngờ lớn, do các tính năng khí động học của Su-30 hơn hẳn F-15. Tuy nhiên, Su-30K đã gây sự ngạc nhiên lớn khi nó cũng chiếm ưu thế trong các trận không chiến tầm trung ngoài tầm nhìn (BVR) trước F-15C. Phi công Ấn Độ, sử dụng tất cả những tính năng kỹ thuật của radar N001, đã dành chiến thắng khi quyết định phóng các tên lửa tầm trung trong chế độ dẫn đường tấn công nhiều mục tiêu cùng một lúc. Thất bại trong cả hai nội dung (đánh xa và cận chiến) trước Su-30K đã khiến Mỹ phải đẩy nhanh quá trình chế tạo F-22 Raptor[12]

Năm 2005, Su-30K tiếp tục tập trận với các máy bay tiêm kích hỗn hợp của Pháp bao gồm có Mirage 2000C, Mirage 2000-5, Mirage 2000N trong khuôn khổ cuộc diễn tập Garuda-II. Theo các nguồn tin từ Pháp, Su-30K thực hiện nhiệm vụ đánh chặn tốt hơn Mirage-2000С và thua sút hơn so với máy bay Mirage-2000-5 mới hơn có sử dụng radar RDY. Trong các trận không chiến tầm gần, Su-30K giành thắng lợi thuyết phục.[12]

Trong cuộc tập trận Cope India 2005, bản tin Inside Air Force của Không quân Mỹ sau đó đã nêu những số liệu gây kinh ngạc: các máy bay Su-30MKI, MiG-27, MiG-29 và thậm chí cả MiG-21 (bản cải tiến Bison) của không quân Ấn Độ đã thắng lợi với tỷ số cao trước các loại máy bay chủ lực của Không quân Mỹ là F-15C/D Eagle và. Trong đó, Su-30MKI đã giành thắng lợi trong đa số các cuộc giao chiến với cả F-16 và F-15 của Không quân Mỹ. Washington ProFile đã gọi thành công của các máy bay Nga là "điều hoàn toàn bất ngờ" đối với các phi công Mỹ.

Trong cuộc diễn tập không quân Anh - Ấn Indra Dhanush 2006, có sự tham gia của Su-30MKI và máy bay tiêm kích đánh chặn Tornado F3. Cả hai bên đều thống nhất không công bố kết quả của các cuộc không chiến, nhưng theo nhận xét của phi công Hoàng gia Anh, được phía Ấn Độ cho phép bay thử trên Su-30MKI, loại máy bay này hơn hẳn máy bay của Anh về các tính năng kỹ chiến thuật[12].

Sau cuộc tập trận không quân Red Flag 2008 tại Mỹ, tạp chí hàng không uy tín của Anh Flight đã tổ chức cho các độc giả website của mình bầu chọn loại máy bay tiêm kích tốt nhất thế giới từ một danh sách 3 ứng cử viên hàng đầu là Su-30MKI, F-15 và F-22 Raptor. Kết quả là Su-30MKI đã được bầu chọn là loại máy bay tiêm kích tốt nhất thế giới, hơn cả máy bay tiêm kích thế hệ 4 F-15 và máy bay tiêm kích thế hệ 5 là F-22 khi giành được 59% số phiếu bầu; so với 37% của F-22 và 4% của F-15.

Theo chuyên gia Simha, sự yếu kém của các phi công Mỹ trong tập trận cũng là do các chiến thuật đã cũ kỹ của họ, vốn được sử dụng trong các cuộc không chiến từ thời Chiến tranh Lạnh. Trong cuộc tập trận này, một viên đại tá Mỹ đã nhấn mạnh một vài thiếu sót của Su-30 như các vấn đề hiệu suất kém trong không chiến 1 chọi 1 với F-15 khiến chỉ sau một vài ngày, Ấn Độ không muốn "1 vs 1" nữa. Tuy nhiên, viên đại tá Hoa Kỳ này đã nhầm lẫn về một số tuyên bố của ông, bao gồm cả động cơ của Su-30MKI và radar của Mig-21, có lẽ viên đại tá này đã dựa vào những dữ liệu cũ ở trong thư viện[11]

Tháng 4-2012, trong đợt huấn luyện chiến đấu của không quân đa quốc gia tại Malaysia, Su-30MKM đã giành thắng lợi liên tiếp khi đối đầu với các máy bay khác tham gia huấn luyện không chiến. Trong một tình huống luyện tập, Su-30MKI phải đấu với F-15C của không quân Mỹ cất cánh từ căn cứ Okinawa của Nhật Bản lên đánh chặn. hai loại máy bay tiến hành không chiến và Su-30MKI đã bắn hạ mục tiêu F-15C. Chỉ huy trưởng của liên đội không quân số 18 của Mỹ đã thán phục Su-30MKI vì đã thể hiện tính năng cơ động và khả năng tác chiến tuyệt vời so với các loại máy bay đồng hạng.

Tháng 7/2015, trong đợt tập trận tại Anh, các tiêm kích Su-30MKI của Không quân Ấn Độ (IAF) đã thực hiện các trận đánh tập kiểm tra chống các tiêm kích Eurofighter Typhoon của Không quân Anh. Tỷ số là 12:0 nghiêng về phía các phi công Ấn Độ (12 chiếc Eurofighter Typhoon đã bị "bắn hạ" trong khi Su-30 MKI không có thiệt hại). Trong 1 tình huống không chiến, 1 chiếc Su-30MKI đã đối đầu với 2 chiếc Eurofighter Typhoon cùng một lúc, và nó đã bắn hạ cả hai chiếc[13].

Lịch sử chiến đấu

Ngày 10-19/11/2014, Không quân Uganda điều 4 máy bay Sukhoi Su-30MK2 sang sân bay quốc tế Juba thuộc Nam Sudan nhằm hỗ trợ cho Quân đội Giải phóng Nhân dân Sudan (SPLA) chống lại lực lượng nổi dậy.[14]

Khoảng 21h07 ngày 17/9/2015, một chiến đấu cơ Su-30 của Không quân Venezuela chở theo hai phi công là Ronald Ramirez và Jackson Garcia đã rơi xuống đất gần biên giới với Colombia trong khi đánh chặn máy bay của bọn buôn lậu ma túy.[15]

Bộ QP Nga xác nhận ngày 1/10/2015 rằng Nga đã điều Hơn 50 chiến đấu cơ và trực thăng của Không quân Nga trong đó có 4 chiếc Sukhoi Su-30SM đến căn cứ ở Latakia, Syria nhằm hỗ trợ quân chính phủ Syria SAA (Syrian Arab Army) chống lại lực lượng Nhà nước Hồi giáo tự xưng ISIS. Những máy bay Su-30SM của Nga sẽ đảm nhận nhiệm vụ không kích các mục tiêu trên mặt đất, bảo vệ trên không cho các cường kích Su-25, Su-24 không kích và ngăn chặn các máy bay nước ngoài xâm phạm không phận Syria trong bối cảnh cuộc nội chiến ở Syria nổ ra từ năm 2011 giữa quân đội của tổng thống Syria Bashar Al-Assad (đồng minh của Nga ở Trung Đông) và các lực lượng nổi dậy gồm Quân đội tự do Syria (FSA), Al-Nursa (một nhánh của Al-Qeada ở Syria) được Mỹ và phương Tây hậu thuẫn vẫn chưa có dấu hiệu kết thúc.[16]