Siedem sztuk Su-27K serii próbnej (T-10K-3 – 9) zbudowano w KnAAPO w 1990 roku, a w 1992 roku rozpoczęto produkcję serii 24 sztuk.
Służba thumb|left|Widok płatowca od dołu Samoloty serii próbnej zaczęły wchodzić w 1991 roku na wyposażenie 100. Okrętowego Pułku Lotnictwa Myśliwskiego, gdzie były używane do szkolenia. 26 września 1991 pierwszy samolot jednostki wylądował na lotniskowcu „Admirał Kuzniecow”. Pierwsze maszyny z pierwszej serii dostarczono rosyjskiej marynarce wojennej w kwietniu 1993 roku. Ogółem dostarczono 24 samoloty seryjne. Weszły do eksploatacji realizując równocześnie próby państwowe. Z końcem grudnia 1994 roku zakończono badania samolotu i 31 sierpnia 1998 roku został on oficjalnie przyjęty na uzbrojenie rozporządzeniem Prezydenta Federacji Rosyjskiej pod oznaczeniem Su-33. Jedyną jednostką zdolną do działań bojowych jest 279 Samodzielny Pokładowy Pułk Lotnictwa Myśliwskiego (279 OKIAP). Liczący początkowo 24 samoloty pułk stacjonował na pokładzie jedynego rosyjskiego lotniskowca „Admirał Kuzniecow”. Oprócz myśliwca Su-33(MK) powstała też dwumiejscowa wersja samolotu wielozadaniowego Su-33KUB, z układem miejsc jak w Su-34.