W momencie rozpadu ZSRR część tych samolotów została przyjęta przez siły zbrojne państw powstałych w wyniku rozpadu ZSRR. W ten sposób samoloty te znalazły się na wyposażeniu lotnictwa Ukrainy, Białorusi i Kazachstanu.
Ponadto samoloty te znalazły się na wyposażeniu lotnictwa chińskiego, które zakupiło je w Rosji, a także podjęło ich produkcję licencyjną. Maszyny oznaczone w Chinach jako J-11 zakupił Wietnam. Samolotami wersji Su-30MK, zakupionymi w Rosji, dysponuje również lotnictwo Indii.
W latach 1991–1994 Białoruś odsprzedała USA 4 tego typu samoloty.
Po raz pierwszy samoloty Su-27 wzięły udział w działaniach bojowych w trakcie konfliktu gruzińsko–abchaskiego. W dniu 19 marca 1993 roku gruzińska obrona przeciwlotnicza zestrzeliła w pobliżu Suchumi rosyjski samolot Su-27 rakietą przeciwlotniczą. Jest to pierwszy znany przypadek zestrzelenia samolotu tego typu.