Máy bay ném bom chiến thuật Su-34 được thiết kế theo sơ đồ khí động tích hợp với cánh liên kết mềm mại với thân; ngoài cánh chính hình mũi tên và đuôi ngang, còn có đuôi ngang toàn động phía mũi, cho phép tăng sức cơ động của máy bay.
Đuôi ngang ở mũi xoay đồng bộ cho phép máy bay thay đổi độ cao, còn xoay lệch nhau để điều khiển góc nghiêng. Đuôi đứng của Su-34 là kiểu hai sống, với các công-xon lái hướng.
So với Su-27 và Su-30, Su-34 có buồng lái lớn hơn và thân có hình dáng khác do đặc điểm bố trí tổ lái và một phần thiết bị trên khoang. Đặc điểm nổi bật của Su-34 là phần mũi với buồng lái khá to bọc giáp titan, lắp 2 ghế lái cho phi công đặt ngang nhau.
Khác với Su-24, phi công có thể vào buồng lái máy bay ném bom mới qua hốc càng trước. Độ cao buồng lái ở phần phía sau ghế lái cho phép phi công đứng thẳng người và vận động cơ thể khi cần.
Ngoài ra, trong buồng lái có các thiết bị vệ sinh và tủ chứa chứa và hâm nóng đồ ăn. Tất cả những giải pháp này cho phép tăng đáng kể khả năng làm việc của tổ lái trong các chuyến bay dài.
Độ dài chuyến bay của Su-34 theo khả năng của các phi công ước tính là 10 giờ (nếu không tính yếu tố này thì thời gian bay liên tục của máy bay nhờ có hệ thống tiếp dầu chỉ bị hạn chế bởi dự trữ làm việc của các động cơ).
Ngoài ấn tượng về thiết kế khoang lái, Su-34 cũng tạo được ấn tượng bởi hệ thống vũ khí mang theo. Cụ thể, Su-34 được trang bị 1 pháo hàng không tự động GSh-30-1 cỡ 30 mm (cơ số đạn 150 viên), 12 điểm treo (8 điểm dưới cánh và 4 dưới thân) để lắp các loại vũ khí có tổng trọng lượng đến 8 tấn (Tải trọng vũ khí bình thường là 4 tấn).
Tùy theo nhiệm vụ chiến đấu, máy bay có thể được trang bị các loại bom đạn khác nhau. Su-34 có thể được trang bị các loại tên lửa không đối diện có điều khiển, các tên lửa không đối không có điều khiển R-27, R-73 và R-77, bom có điều khiển KAB-500, KAB-1500, rocket hoặc các loại bom cỡ đến 500 kg.
Khi làm các nhiệm vụ phục vụ hải quân, Su-34 có thể mang các thùng chứa các phao vô tuyến. Khi cần, máy bay có thể được trang bị 3 thùng dầu phụ 3.000 lít.
Hệ thống ngắm-dẫn đường của Su-34 gồm radar đa năng anten mạng pha V004, thiết bị định vị hồng ngoại, máy đo xa laser và camera truyền hình… Anten của radar có hình dáng đặc biệt nên phần mũi có hình dáng giống mỏ vịt nên Su-34 được đặt biệt danh trong Không quân Nga là “Vịt con”.
Tất cả những thông tin cần thiết về các tham số chuyến bay, đường bay và các mục tiêu… được máy tính trên khoang xử lý và hiển thị lên các màn hình màu đa năng trong buồng lái. Những trang bị này đưa Su-34 đứng ở ngôi đầu trong Không quân Nga hiện nay.
