被拍扁的蘇-27
蘇-57需要滿足俄空天軍提出的苛刻作戰要求，其中包括與F-22爭奪制空權和執行深度穿透對地打擊任務。在設計PAK-FA時，蘇霍伊設計局以F-22為假想敵進行了針對性設計，將該機打造為一種隱身並具有超級機動和超級巡航能力的戰鬥機，機身廣泛採用複合材料製造意圖降低RCS。
所以該機在設計和製造中應用了俄羅斯最尖端戰鬥機技術，涵蓋隱身、氣動、發動機、複合材料、系統集成和武器。該機的大部分具體設計特點被嚴格保密，在其真正作戰能力和性能方面的問題多於答案，因此很難評估蘇霍伊設計師是否已經成功客服了研發高性能隱身戰鬥機所要面對的嚴峻挑戰，例如結合了超音速巡航性能的高敏捷性與機動性、感測器融合和強大多任務能力。
在總體氣動布局上，蘇-57延續了已經過蘇-27驗證的升力體翼身融合氣動布局。該布局當年由蘇聯中央空氣流體動力學研究院提出，特點是主翼和中央機身融合為一個扁平的中央升力體，其縱向剖面為翼型。兩台發動機以寬間距短艙的形式布置在下方兩側在機腹形成一個「隧道」，升力體產生的升力最多能占飛機總升力的20%。
蘇-57具有典型的升力體氣動布局
升力體氣動布局具有以下優點：內部空間大（使蘇-27具有龐大內油，蘇-57能在機身內置縱列彈艙），消除了傳統設計機翼和機身之間的氣動干擾，降低了阻力，由於機身也能提供可觀升力因此提高了整機升阻比，有利於實現較高的機動性能，當然該布局也存在浸潤面積大的缺點。
由於蘇-57為了隱身採用了菱形機身截面，全動垂尾外傾角度很大，再加上加萊特進氣道傾斜側壁，所以在整體視覺上就像被拍扁的蘇-27，這恰恰反映出兩者在設計思路上的一脈相承。
蘇-57與蘇-27的正面對比
超機動性
蘇-57全機有12個可動控制面，包括全動平尾和垂尾、副翼、機翼前緣襟翼、襟副翼和可調前緣渦流控制器（LEVCON），兩片垂尾都向內偏時就可作為減速板使用。進氣口前方的LEVCON可對其產生的脫體渦進行控制，並提供一定的配平功能。LEVCON是前緣邊條的進一步發展，能大幅改善蘇-57的大迎角操控，在不使用矢量推力的情況下也能提供快速的失速改出。
蘇-57大幅下垂的LEVCON
蘇-57的降落減速狀態
先進飛行控制系統和推力矢量噴管使蘇-57具有很強的抗偏離特性，並在偏航和俯仰軸上都具有高度的機動性，使飛機不僅能做如「布加喬夫眼鏡蛇」和「敲鐘」這樣的超高迎角機動，還能做高度損失很小的水平旋轉機動（「落葉飄」）。蘇-57的超音速巡航能力和作戰高度也將使該機具備比前一代戰鬥機大幅增加的優勢。
蘇-57的「落葉飄」機動
蘇-57廣泛使用複合材料製造，結構重量的25%和蒙皮的近70%都是複合材料。在對靜力測試機身和早期原型機進行測試之後，蘇霍伊的設計師發現機身結構無法承受極端機動產生的應力，因此對蘇-57的機身內部進行了改進，大幅增強了機身結構強度。
蘇-57的大面積復材蒙皮
蘇-57製造材料佔比：40-44%鋁合金 22-26%復材 18%鈦合金 10%鋼鐵 4%其他
第二階段機身在外觀上最大的不同是：1、發動機艙上下方都塗覆吸波塗料而不是第一階段機身裸露的鈦合金耐熱蒙皮。2、進氣道側面的泄氣門經過重新設計和重新定位，並優化了機身口蓋的鋸齒外形。3、尾椎明顯擴大，截面外形也經過重新設計。上述細化設計都有助於蘇-57生產型降低RCS。
經過隱身細化的蘇-57第二階段機身，圖為T-50-10原型機
該機的彈藥被安裝在發動機機艙之間機腹的兩個串列主彈艙，以及翼根處兩個三角形凸起近距格鬥彈艙內。武器內置化不僅能保持飛機的隱身外形，還大幅降低了阻力，維持飛機的高機動性能。
先進發動機和氣動設計使蘇-57能實現不開加力的持續超音速巡航，憑藉大內油，蘇-57的超音速航程超過1500公里，是蘇-27的兩倍以上。在蘇-57寬間距矢量噴管設計中，蘇霍伊解決了F-22尾噴管只能進行俯仰控制的局限，左右噴管轉軸的垂直中心線向外側偏轉了32度（右噴管向右偏，左噴管向左偏），使噴管可以在一個V形相交平面內偏轉，兩個噴管非對稱偏轉時能產生滾轉和偏航控制力矩。這種3D推力矢量控制能力能在操縱面失效時，仍能在低速時保持對飛機的精確控制。
蘇-57的矢量尾噴管與蘇-35和蘇-30MKI如出一轍
試飛員謝爾蓋·博格丹稱蘇-57的飛行性能與蘇-35差不多，但該機的超音速加速能力要強悍許多，具有「粗暴而狂野」的加速能力，他還指出蘇-57具有良好的可控尾旋特性，能迅速改出。
蘇-57延續了俄制戰鬥機在簡易跑道上起降的傳統，具有堅固的起落架、前輪擋泥板、進氣口格柵、能有效防止發動機吸入異物。
帶擋泥板的前輪
隱身設計
與第四代俄制戰鬥機相比，蘇-57的雷達截面積大幅降低，尤其是前向，該機複合材料和雷達吸波材料的重量佔比高達25％。但長期以來T-50原型機外露的鉚釘、不加修飾的彈艙門、直通式進氣口和發動機艙設計讓人們質疑其隱身能力。雖然隨著T-50原型機的演進，該機隱身細節設計逐步優化，但仍能看出蘇-57為了高機動性和機腹大型武器艙，在隱身設計上做出重大妥協。
已墜毀的T-50S-1生產型機身表面維護蓋板的螺絲也經過了隱身處理
蘇-57在隱身設計理念上與F-22有很大不同。根據2014年出版的俄羅斯軍事學說，俄前線航空兵的主要任務是防空和為地面部隊提供戰術級對地支援，蘇-57並不像F-22那樣需要在有先進綜合防空系統威脅存在的情況下在敵對空域爭奪制空權。所以蘇-57並不是一種全向隱身的戰鬥機，其隱身設計主要針對前向，該機可以被視為一種反隱形戰鬥機，在遭遇F-22時先依靠多陣面雷達和光電系統從遠距離發起超視距攻擊，然後憑藉機動性優勢和定向紅外對抗系統在近距格鬥中獲勝。
所以與F-22相比，蘇-57在後機身隱身設計上就顯得漫不經心了。通過綜合應用隱身外形設計和吸波材料，蘇-57的RCS仍比蘇-27大幅降低，蘇霍伊在2013年12月提交的一份專利中對該機雷達截面積的估計是「平均為0.1-1平方米」。儘管蘇-57的全向隱身能力可能不如F-22、F-35、殲-20，但即使這樣，該機RCS仍大幅低於四代半戰鬥機，如「陣風」和「颱風」。
不管怎樣，蘇-57仍將是俄羅斯空軍裝備的第一種隱身戰鬥機，該機在平面外形遵循邊緣平行的隱身設計原則，機翼和控制翼面的前後緣，以及蒙皮蓋板的鋸齒狀邊緣都以幾個特定的角度互相平行，把雷達回波集中於向幾個方向反射，降低被截獲的概率。此外，蘇-57的內部彈艙和與蒙皮齊平的共形天線都維持了飛機的隱身外形，風擋前方的紅外搜索與跟蹤（IRST）轉球在不使用時會轉向後方，露出RAM材料製造的殼體，以減少其雷達回波。
蘇-57的進氣道難以遮掩發動機正面的強反射源，生產飛機在改用「產品30」發動機之後才能徹底解決直通式進氣道在隱身上的最大缺陷。蘇-57機身表面廣泛採用吸波材料，並對風擋和座艙蓋玻璃進行了銦錫氧化物塗層處理，使座艙內部的雷達反射最小化。
從蘇-57的直通式進氣道設計上也能看出該機在隱身上的妥協
感測器融合
蘇-57的航電和感測器系統都通過一台中央計算機進行接入和控制，該機的航電是蘇霍伊公司自己進行集成的，打破了蘇聯時期的慣例。過去由儀錶製造商負責新型戰鬥機的火控和飛行導航系統，對於蘇霍伊設計局來說，集成工作一般被委託給拉緬斯科耶儀器設計局（RPKB）。
蘇-57座艙模擬器早期型
在2019年的莫斯科航展上，俄方展示了蘇-57的最新單塊大屏顯示器
蘇-57配備了提赫米諾夫儀器製造研究院（NIIP Tikhomirov）全新研製的Sh121多功能集成無線電電子系統（MIRES），其核心組件是N036「松鼠」有源相控陣雷達系統和L402「喜馬拉雅」電子對抗系統。
N036「松鼠」大概是目前天線陣數量最多的戰鬥機雷達系統，除了安裝在蘇-57機鼻雷達罩內的N036-1-01 X波段有源相控陣天線（1552個T/R模塊）外，該機還在機鼻兩側安裝了兩塊N036B-1-01 X波段有源相控陣側視天線（各有358個T/R模塊）來增加雷達系統的掃描角度，能掃描飛機前半球270度（左右各135度）的空域。
這還不算完，蘇-57還在機翼前緣安裝了兩套N036L-1-01 L波段有源相控陣天線，不僅被用作N036Sh「死神」敵我識別系統的收發天線，根據未經證實的消息，蘇-57的機載N036UVS計算機能對上述X和L波段天線陣列獲取的雷達信號進行綜合處理，獲得探測隱身戰鬥機的能力。
N036「松鼠」雷達系統
這是因為現代戰鬥機雷達隱身技術主要針對S波段和X波段的火控雷達有效，對L波段雷達沒有多大效果，因此後者可以探測到隱身目標。但L波段雷達在探測距離和精度上還不能滿足火控要求，所以N036L-1-01僅被俄羅斯稱為「敵我識別系統」，這大概是蘇-57的一種專門針對F-22和F-35的航電，也能被看做是對蘇-57明顯更高RCS的補償，這將有助於對西方隱身戰鬥機進行遠程探測。
L402「喜馬拉雅」電子對抗套件由卡盧加附近的無線電工程研究院（KNIRTI）研製，該系統有自己的有源相控陣天線，位於發動機之間尾椎內，但當系統工作在與雷達相同的頻率時，就使用N036的天線陣列。
尾椎內L402「喜馬拉雅」系統的有源相控陣天線
101KS「環礁」光電系統由葉卡捷琳堡的拉爾光學和機械廠（UOMZ）研製，由五個子系統組成。第一個是101KS-V——安裝在座艙前方的紅外搜索和跟蹤（IRST）轉塔，用於探測、識別和跟蹤空中目標。第二個是安裝在機背和前機身下方的101KS-O定向紅外對抗（DIRCM）轉塔，發射調製激光干擾來襲導彈的紅外引導頭，蘇-57是全球第一種裝備該設備的戰鬥機。第三個是101KS-U紫外導彈逼近告警感測器（MAWS），可與DIRCM轉塔配合使用，蘇-57機身安裝了四個感測器以實現全覆蓋。第四個是101KS-P高解析度熱像儀，用於低空和夜間飛行，系統的兩個感測器安裝在翼根近距空空導彈艙前端。最後一個101KS-N導航和瞄準吊艙，掛載於進氣口下方，用於對地任務的目標識別和瞄準。
101KS「環礁」光電系統安裝位置示意圖
定向紅外對抗系統
101KS-O使蘇-57成為世界上第一種裝備激光定向紅外對抗系統的戰鬥機，以往該系統僅被用於裝備軍用直升機、運輸機和客機上，用於干擾來襲的肩扛式防空導彈。蘇-57裝備該系統說明俄羅斯在激光定向紅外對抗系統的研製上已經有了長足進步，其發射的調製激光可能已能破壞現代紅外成像制導空空導彈（如AIM-9X）引導頭的跟蹤機制，這在全球尚屬首創。從中也反映出蘇-57的主要設計理念：依靠高機動性、有限隱身能力和現代電子戰和光電對抗系統來躲避超視距和視距內空空導彈的攻擊。
101KS-O的兩個氣泡式激光轉塔被安裝在蘇-57座艙後的機背上方和座艙下的下顎部位，內置激光發射器反射鏡組件，分別對機身上半球和下半球形成360度全覆蓋。在101KS-U MAWS探測到來襲導彈之後，自衛系統會自動控制101KS-O瞄準導彈來襲方向，自動持續發射調製激光，直到致盲其引導頭使導彈偏離本機為止。
101KS-O組件
101KS-O的安裝位置
從某種意義上說，蘇-57裝備的101KS-O可能會成為未來視距內空戰的「遊戲規則改變者」。如果該裝置的確有效，將使現代紅外成像空空導彈有效性和殺傷率大幅下降，從而抵消掉西方戰鬥機在格鬥彈上相對俄羅斯的優勢。在戰鬥機上安裝DIRCM系統是前所未有的，作為這方面的先驅者，蘇-57很可能會引領戰鬥機機載DIRCM發展的潮流。
