事实上苏-34“鸭嘴兽”起源于俄罗斯空天军对战斗轰炸机的独特理解，该机不仅是苏-24“击剑手”的后继机，还将接手图-22M3“逆火-C”轰炸机的一些常规远程打击任务。也就是说与苏-24相比，苏-34已经迈入了战术轰炸机的范畴，不能以苏-30这种战斗轰炸机与其对比。苏-34是苏-27“侧卫”战斗机的重大改进型，一开始被称为苏-27IB。第一架原型机内部代号T10V-1（42号），该机沿用了苏-27UB“侧卫-C”的基准机身，但是装上了全新的具有扁平机头的前机身，也就是因为这个机头，该机从此获得了“鸭嘴兽”的非官方绰号。

苏-34保留了苏-27的总体气动布局，但机身结构是全新的，这是为了能在前机身和机鼻部分塞进并列双座座舱和体积庞大的电子设备，当然还有更多燃油。该机的所有主要机身结构都得到了加强以承受增加的操作重量。新前机身容纳了并列双座座舱，飞行员在左侧，武器系统操作员（WSO）在右侧，这点和苏-24一致。机鼻左侧的一个可伸缩的空中加油探头是标准配备。同时苏-34保留了与苏-27近似的机动性能，该机具有与苏-33舰载型类似的鸭翼，同样还沿用了苏-33式样的前缘边条，但增加了一条尖锐边缘以产生稳定涡流作用在垂尾上，提高大迎角飞行时的偏航稳定性。苏-34的前机身比苏-27UB重许多，鸭翼有助于恢复气动平衡，提高机动性，并且能在超低空飞行中减弱因乱流引起的颠簸，降低作用在机身上的应力（鸭翼自动响应）。

固定式进气口降低了复杂性和重量，配合推力强大的发动机，能使“干净”外形的苏-34能在海平面以1400公里/时的速度狂奔。苏-34的机身结构坚固，结合系统冗余设计后能有效抵御从轻武器到高能导弹战斗部破片。机组人员被钛“浴缸”包围，保护他们不受直接伤害，一些重要系统也有装甲保护。

苏-34可挂载8吨弹药，作战半径达1100公里，同时该机具有强大的电子战能力和空战能力，在远程打击任务中无需战斗机护航。依靠机腹内置的“普拉坦”光电系统，苏-34在多种气象条件和夜间使用制导武器实施远程精确打击，甚至还能挂载多枚“希比内”电子干扰吊舱变身为电子战飞机实施伴随干扰。此外苏-34也是一种强大的反舰飞机，是俄罗斯空军重要的战术核打击平台。许多人以战斗轰炸机的眼光看待苏-34，仍为该机的作战性能并不比苏-30高太多，其实这是错误的认识。苏-34在载荷/航程性能、续航持续时间、战场生存能力、电子战能力等关键方面都超过苏-30，因为该机就是为战术轰炸任务而生的。