Максимальная масса боевой нагрузки Су-30МК составляет 8000 кг. Для размещения оружия большой номенклатуры на самолете предусмотрено двенадцать точек подвески. Их количество по сравнению с Су-30) возросло за счет двух дополнительных - под крылом.
Боевые возможности Су-30МК значительно выросли благодаря включению в состав вооружения управляемых высокоточных средств поражения наземных и надводных целей. применяемых без захода в зону ПВО противника.
На борту модифицированного истребителя, как и на Су-30, установлена встроенная одноствольная авиационная 30-мм пушка ГШ-301 с боекомплектом 150 снарядов. Применяются также неуправляемые бомбы, бомбовые кассеты и реактивные снаряды.
Су-30МК может быть оснащен ракетами класса воздух-воздух с радиолокационными и тепловыми головками самонаведения Р-27Р, Р-27ЭР, Р-27Т. Р-27ЭТ. Р-73 и РВВ-АЕ (типовой вариант вооружения содержит 8хР-27Э или РВВ-АВ, и 4хР-73Э). нести неуправляемые авиационные ракеты, а также свободнопадающие и корректируемые авиабомбы КАБ-500Кр и КАБ-1500Кр с телевизионной системой наведения. Кроме того, существует возможность подвешивать управляемые ракеты для поражения малоразмерных наземных и надводных целей: шесть ракет общего назначения Х-29Т с телевизионной системой наведения, четыре противоради-олокационные ракеты средней дальности Х-31П или противокорабельные Х-31А.
В состав вооружения истребителя могут входить ракеты С-25ЛД и Х-25 МЛ с лазерной системой наведения (предназначенные для поражения радиолокационных станций, командных пунктов, пусковых установок зенитно-ракетных и зенитных артиллерийских комплексов) и две ракеты общего назначения средней дальности Х-59М с телевизионно-командной системой наведения. Головка самонаведения Х-59М после пуска передает изображение цели на борт самолета для последующей корректировки траектории полета.
Особое по важности место занимает Х-31П - первая в мире противорадиолокационная ракета средней дальности с комбинированной силовой установкой, которая действует по принципу «пустил и забыл». «Захватив» противника задолго до входа самолета в зону обьектовой ПВО. пассивная радиолокационная головка самонаведения без вмешательства человека выведет ракету на эту цель и точно поразит ее, что позволит бороться с РЛС ЗРК -Патриот и Хок.
Чтобы эффективно использовать истребитель Су-30МК с различными комбинациями вооружения, его укомплектовали аппаратурой, частично размещенной в сменных контейнерах СУО на внешних узлах подвески. По такой схеме расположены телевиэионно-командная система наведения, система лазерного дальнометрирования и целеуказания, которая обеспечивает применение управляемого оружия с лазерными головками самонаведения, и тепловизионная - для обнаружения целей в инфракрасном диапазоне при работе ночью и в сложных метеоусловиях. Это дает возможность быстро - в зависимости от оперативной обстановки - переоборудовать машину под разные боевые задачи.