俄罗斯其实不想出售生产线，只想出售成品赚钱。中方谈判时发出了“最后通牒”，如果得不到生产线，采购量将不超过48架。1993年，双方商定由俄方提供零部件和技术，帮助中国企业联合生产苏-27，基准型号为苏-27SMK，引进设备金额约1.5亿美元。1993年10月中央军委将苏-27正式列入空军装备发展序列，由沈阳飞机工业公司负责仿制生产。1993年11月中国航空工业总公司与解放军总参装备部联合发出关于仿制苏-27与AL31F涡扇发动机的文件。苏-27战机的改装仿制工作正式全面展开。
    沈飞工业公司是国内最早成立、规模最大的战斗机生产基地，被称为“中国歼击机摇篮”。可惜沈飞后劲不济，在独立研制的新战斗机的竞争中败给了后起之秀成都飞机工业公司。这当然有国家扶持创业相对较晚、基础相对薄弱的成飞的原因，但也有沈飞内部的原因。沈飞的拳头产品歼-8系列战斗机外销工作非常差劲，而成飞公司的歼-7M/P则赚了不少外汇。沈飞上述局面的原因是复杂的，但公司内缺乏拼搏向上的精神是主要原因，总是希望国家给予项目投资，而不是自行打开市场大门。其歼-8系列可以说是这一精神状态下的代表作，性能非常的一般化，交差思想严重。其改进型一改再改，性能流于平淡，结果军方根本看不上，外国人更是只考虑歼-7系列。获得国产苏-27的主导权，让沈飞公司绝处逢生。根据协议俄方分三年提供120套散件，由沈飞公司负责组装，并按20%的年进度将苏-27国产化。俄方将提供技术支援与人员培训，并与中方合作改建沈阳飞机工业公司。 

    苏-27的国产化是分多个步子走的，开始时进行进口组装，之后不断提高国产率，最后仿制雷达、发动机，全面实现国产化。最初将采用散件组装的形式，至2002年根据公开报道判断，组装已获得成功。此后进而谋求提高国产化程度，逐步加入自己的产品和改进，例如优于俄罗斯相应产品的国产电子设备等，最终彻底提高国产歼-11的技术水平。据称届时将出现歼-11B这一型号。从俄罗斯订购的SK成品机在80架左右，整个协议的金额约在60亿美元上下。1996年，俄罗斯正式批准了向中国出口200架苏-27SK战斗机生产许可证的合同，总价值25亿美元（一说60亿美金）。
    需要补充说明的是，关于苏-27的中俄协议分两部分，一是改造沈飞，引进生产线仿制；二是俄罗斯向中国提供苏-27SK的成品及散件，总数量为200架。先引进24架苏-27SK成品，后由中国组装进口散件。此外有一条很重要的补充协议，当中方国产化进度跟不上时，由俄罗斯提供成品机补上。台海形势也要求立即装备更多的先进战斗机。国内率先装备苏-27的部队包括负责模拟主要假想敌的“蓝军”部队，此前“蓝军”由于缺乏先进战斗机，模拟停留在较低的水平上，影响练习效果。还有一种说法是俄罗斯送到中国的部分苏-27是直接从防空军现役部队中过来的“二手货”，据说但因为俄厂家全新生产的苏-27质量水平有波动，虽然苏联解体前装备的苏-27到我们手里就等于“二手货”，但却比全新生产的要好用。 

    1998年12月16日，沈飞组装的苏-27成功首飞，首席试飞员为空军第一试飞大队大队长付国祥。军委领导亲自观摩了首飞过程。这标志着仿制苏-27工作的第一个胜利。

    苏-27的机械制造技术是我国未曾体验过的，需要一个全新的学习、掌握过程。北京航空制造工程研究所先行对苏-27的制造技术开展分析研究并形成指导文件，翻译编写了《飞机结构工艺初探》、《飞机机体关键制造技术分析》等大量资料，加快了沈飞具体学习、掌握制造技术的步伐。
    经过努力，第一次在国产苏-27飞机主承力结构中大量采用了钛合金焊接结构；获得了整体壁板压弯成形、防尘隔栅电火花加工、钛合金化铣、电子束钎焊散热器等科研成果；完成了电子束焊接起落架项目，为国家和用户节约了资金，也使电子束焊接设备及工艺技术上了一个台阶。总体来看，从组装转变到自行生产歼-11，这一过程是迅速而有效的。 

    苏-27的国产化研制工作中，导弹武器仍需不断的向俄方采购。为解决这一问题，上海航天局八部在中距雷达制导空空导弹武器方面提出对国内现有的霹雳11导弹作适当的改进，用来替代原有的中程导弹。由于两种导弹的差异，原用的导弹弹射装置无法满足两弹的需要。为此，需对该装置进行少量的改动，使其既能弹射俄式导弹，又能弹射我国自行研制的导弹。
    在组装仿制和国产化中，在我国出厂的苏-27逐个批次性能有所提高，整机进口的苏-27也不断得到改进，尤其在电子设备方面。相信依靠我国现有某些远远优于俄罗斯的电子技术，国产歼-11最终将采用四余度电传操纵系统，安装多个多功能彩色显示器，改进电子对抗能力，增强对地对海攻击能力。

    在2003年9月闭幕的第十届北京国际航展上，俄罗斯努力推销其苏-27现代化改造方案。但俄方表示，负责生产苏-27及安装仪器的中方工厂的领导坚决反对签署这一合同，如果在他们所生产的飞机上安装最新的俄罗斯航空电子系统，这些工厂今后就不可能继续为这些设备提供维修和养护服务了。展会期间通过磋商似乎已找到了解决问题的办法。中国一飞机维修企业的经理认为，苏-27的现代化改装不应该在得到授权的那些企业进行，而应在飞机维修企业进行。站长认为，由于歼-11的自行改进计划较为顺利，甚至在部分领域优于俄罗斯的改进方案，我军很可能选择性的在国内厂家和俄罗斯厂家各自提出的改进方案之中抽取最为有效的部分，融合为歼-11最终的改进方案。
    2004年，苏霍伊提出的最新升级改装建议为，以苏-27SKM型为基础对中国的苏-27SK进行改装，从而延长飞机寿命，具备在任何天气条件下昼夜完成任务的能力，确保其多功能的运用，增加使用的武器品种，提高机组人员的工作效率。苏-27SKM是在研制和使用苏-30MKK经验的基础上设计出来的，因此是对苏-30MKK的进一步发展。从完成打击空中和地面目标任务的角度来看，同其原型相比，苏-27SKM的效能提高了60%以上。苏霍伊公司已经决定在2004年年底以前在北京开设代表处，开展售后服务，以确保用户的飞机能够无故障、有效而安全地使用。