В 1978 году комплект рабочей документации на Т-1 °C был передан на серийный авиазавод имени Гагарина в Комсомольске-на-Амуре.

Первый летный экземпляр самолета, в новой конфигурации Т10-7, был собран в кооперации ОКБ и серийного завода в конце 1980 года и вышел на летные испытания весной 1981-го. И вот, 20 апреля 1981 г. В.С. Ильюшин поднял в небо Т10-7 — первый серийный Су-27.

1 июня 1982 г. на заводе в Комсомольске-на-Амуре был облетан серийный самолет Су-27 (Т10-17, поднимал его летчик-испытатель ОКБ А.Н. Исаков). Согласно результатам моделирования, по совокупному боевому потенциалу новый Су-27 на 30 % превзошел своего американского конкурента F-15А.

Всего в государственных испытаниях Су-27 принимало Участие 10 опытных серийных машин (включая и самолеты типа Т10-5, использовавшиеся для отработки отдельных систем). Со стороны ОКБ в них принимал участие практически весь его летный состав: В.С. Ильюшин, Е.С. Соловьев, А.Н. Исаков, А.С. Комаров, Н.Ф. Садовников, А.А. Иванов, И.В. Вотинцев, В.Г. Пугачев, О.Г. Цой, С.Н. Мельников, Е.И. Фролов, В.А. Аверьянов, а от военных испытателей — В.М. Чиркин, В.С. Картавенко, Е.С. Коваленко, Б.И. Грузевич, В.Н. Шамин, А.М. Соковых, В.И. Мостовой, А.С. Пучков, В.В. Котлов и другие.

К сожалению, пришлось пережить и боль тяжелых потерь — Евгений Степанович Соловьев и Александр Сергеевич Комаров погибли в испытательных полетах.

С 1982 г. тему Су-27 и его модификации очень успешно возглавляет Алексей Иванович Кнышев, выдающийся конструктор и руководитель.

Госиспытания самолета были официально завершены в августе 1984 г., самолет рекомендовали к принятию на вооружение, и начиная с 1985 г. самолет начал поступать на вооружение строевых частей ВВС и авиации войск ПВО.

Первый полк, получивший на вооружение самолеты типа Су-27, стал базироваться в Комсомольске-на-Амуре прямо на заводском аэродроме. 22 июня 1985 г. сюда была передана с завода первая партия строевых машин, а первым из строевых летчиков Су-27 в воздух поднимал командир полка полковник Н.И. Стогов. К 1989 г. самолеты Су-27 находились на вооружении уже в 16 строевых частях ВВС и войск ПВО.

Постановлением правительства в августе 1990 г. самолет был официально принят на вооружение ВВС и авиации войск ПВО СССР. По отзывам и командного состава, и рядовых летчиков переучивавшихся частей, несмотря на то что по уровню оснащенности и сложности систем и вооружения новый самолет на порядок превосходил все машины предыдущего поколения, переучивание на Су-27 проходило очень просто и безболезненно, самолет был вполне доступен для освоения летчиками средней квалификации. По оценке специалистов инженерно-авиационной службы, Су-27 удобен в обслуживании, и не только в укрытиях, но и на стоянке. Доступ к оборудованию, размещенному в закабинном отсеке, открывается из ниши передней стойки шасси. Замена одного из двигателей АЛ-31Ф исчисляется уже не сутками, а часами и минутами. С вводом самолета Су-27 в эксплуатацию существенно вырос боевой потенциал авиации СССР, что сразу же ощутили на себе пилоты самолетов НАТО.

На Кольском полуострове до появления Су-27 самолеты-разведчики ЗП-71 со скоростью полета до 3 махов, залетая на нашу территорию, периодически проверяли реакцию нашей системы ПВО, основанной на самолетах МиГ-31. Благодаря своим высоким летно-техническим характеристикам и совершенному комплексу БРЭО Су-27 резко изменил обстановку, «застукав» SR-71 в нашем воздушном пространстве. Экипаж разведчика, осознав в последний момент, что сейчас его будут сбивать, тут же перешел из режима полного радиомолчания в режим настоящей паники в эфире, вопя открытым текстом домашнюю заготовку о «проблеме» с двигателем, о произошедшей с ним ошибке и другие судорожные варианты своего алиби. Только этим он и спас себя. Впредь американцы решили не испытывать свою судьбу во встречах с Су-27.

Этот случай наглядно показал, что Су-27 не только хороший самолет, но и совершенный боевой авиационный комплекс с мощным АЛ-31Ф, с современным и очень эффективным БРЭО.

F-16 считается американским «аэродинамическим эталоном». Но первые же, попытки истребителей F-16 норвежских ВВС выполнить над Баренцевым морем задание по «сопровождению» Су-27 оказались полностью несостоятельными. F-16 не способен держать строй с Су-27, летящим на крейсерском режиме. Американскому самолету из-за худшей аэродинамики не хватает бесфорсажной тяги двигателя, и он резко отстает от Су-27. Включение же форсажа приводит к проскакиванию F-16 вперед. В итоге такие дерганые попытки держать строй заканчивались быстрой выработкой топлива и срывом задания. Американский «эталон» остался далеко… в хвосте русского эталона.

Но все это было известно сначала только ограниченному кругу военных и специалистов. Триумфальным же для Су-27 стал июнь 1989 года — представление его широкой публике на крупнейшем в мире авиасалоне в Ле Бурже под Парижем.

Английская «Sunday Telegraph» 11 июня 1989 г. в репортаже из Ле Бурже сообщала: «Стоя перед внушительным самолетом Су-27, летчик американских ВВС, резюмируя восхищение в НАТО его конструкцией, отозвался о нем так: «Если мне встретится одна из этих «пташек» в бою, мне останется только одно — катапультироваться».

«Маневренный истребитель следующего поколения котором мечтают все западные авиаконструкторы и ВВС уже имеется, однако по «другую сторону забора», — писал 30 июня 1989 г. английский политико-экономический еженедельник Economist.

А командующий тактической авиацией ВВС Франции генерал Б. Норлен заявил, что «Су-27 воплощает в себе все качества, которые летчик-истребитель желал бы видеть в боевом самолете».

Агентство Рейтер 15 июня 1989 г. констатировало: «Русским удалось в борьбе за господство в воздухе одержать победу над истребителями США в небе Бурже с помощью своего змееподобного самолета, чья перспективная конструкция и легкость в управлении поразили специалистов».

Бывший главный летчик-испытатель английского самолета «Харриер» Джон Фарли признал: «Конструкторы, разработчики и летчики-испытатели, специализирующиеся по истребителям, знают, что конструкторскому бюро Сухого удалось низвести аэродинамику западных истребителей до весьма обычного уровня».

Усилия разработчиков самолета и двигателя увенчались ошеломительным успехом.

Помимо «заочного» соревнования, в котором Су-27 отобрал мировые рекорды у F-15, истребителям Су-27 и F-15 пришлось участвовать и в состязании «тет-а-тет». Произошло это в августе 1992 г., когда летчики Липецкого центра боевого применения и переучивания летного состава ВВС России посетили с дружественным визитом авиабазу Лэнгли (штат Вирджиния), где базируется первое тактическое истребительное авиакрыло ВВС США (своеобразный аналог Липецкого авиацентра). Российский истребитель пилотировали полковник Харчевский (ныне — генерал-майор, начальник Липецкого центра боевого применения и переучивания летного состава ВВС) и майор Карабасов. Отклонив предложение российских летчиков провести показательный воздушный бой между Су-27 и F-15 над аэродромом, американцы (из опасения потерпеть «поражение» на глазах у зрителей) предложили осуществить «совместное пилотирование» в пилотажной зоне, расположенной над океаном вдали от побережья. Вылет, в котором участвовали три самолета — двухместный Су-27УБ, двухместный F-15D и одноместный F-15С, — завершился полным триумфом нашего самолета. F-15D не смог выполнить поставленную перед ним задачу оторваться от Су-27УБ. Используя лишь минимальный форсаж и максимальную бесфорсажную тягу АЛ-31Ф, российский истребитель без особого труда висел на хвосте «американца», двигатели которого постоянно работали на максимальном форсажном режиме, при этом угол атаки Су-27УБ не превысил 18 градусов. В то же время Су-27УБ, выполняя аналогичную задачу, легко ушел от «американца» и «переманеврировал» его: за полтора виража «сухой» вышел в хвост F-15С, а еще через некоторое время — занял положение сзади F-15D, удерживая его в прицеле. Этот эпизод сопровождался несколько комичным диалогом: F-15Р, пытаясь преследовать Су-27, потерял его из виду и запросил у F-15С, выполнявшего роль наблюдателя: «Где «Флэнкер» (кодовое название Су-27 в НАТО)?» — «Он за тобой», — ответил ведомый. Описываемый «воздушный бой» не получил никакого освещения в западной прессе. Ведь он был проигран американцами.