Đặc trưng mới của khả năng thao diễn siêu việt của Su-37 là các động cơ đẩy hai chiều vừa có hướng vừa có tốc độ tốt, cho phép máy bay hồi phục sau khi xoay tròn và tắt máy ở hầu như mọi độ cao, và nó cũng được trang bị hệ thống kiểm soát fly-by-wire số hoàn toàn.

Chuyến bay đầu tiên của mẫu Su-37 thứ nhất diễn ra vào 2 tháng 4 năm 1996, khi nó xuất hiện ở triển lãm hàng không Moskva. Sau đó nó tiếp tục có một chuyến bay biểu diễn ở triển lãm hàng không Farnborough 96. Máy bay đã chứng tỏ khả năng thao diễn mới, như khả năng chúi mũi ra khỏi hướng bay ở một số giai đoạn, quay mũi quanh 360 độ và hồi phục sau khi rơi vào vệt khí đuôi bằng cách lao vào vệt khí này của một máy bay khác. Vốn ngân sách dành cho chiếc máy bay này đã bị ngắt một khoảng thời gian, nhưng sau đó nó được tiếp tục năm 1999 và Su-37 đang trải qua các chuyến bay thử nghiệm.