苏-34最重要的航电系统为机头的V004雷达,该系统由圣彼得堡的列尼涅兹控股公司制造,采用1250×850毫米的固定天线,除了气象和导航功能外,还提供了丰富的空面和空空模式。雷达为远程探测和跟踪地面和海面目标进行了优化,获得的目标坐标能随后装订在精确制导弹药中。该雷达针对小雷达横截面(RCS)地面目标的探测距离为150-200公里,对战斗机大小空中目标的探测距离为120公里。在挂载R-77-1主动雷达制导空空导弹时,雷达在空地模式中可以同时攻击两个空中目标,在空空模式中可以同时攻击4个。
其次就是乌拉尔光学仪器厂制造的“普拉坦”电视/激光光电系统,该系统能使武器系统官能在昼夜发现和跟踪地面/海面目标。“普拉坦”还能为激光制导弹药进行激光照射,为光电制导弹药和无制导弹药提供目标指示。“普拉坦”内置于前机身中,在前机身与发动机进气口交界处有一个可收放传感器窗,不用时可以收入机身,与表面齐平以减少阻力。传感器组件还包括一个从动于激光测距仪/指示器的高放大倍率电视摄像机,在最佳能见度条件下的最大探测距离是10公里。传感器通过三片光学玻璃进行前视和下视。 与俄罗斯任何其他战术飞机相比,苏-34能挂载更多种类的空面制导武器。弹药可挂在机身的4个外挂点、翼下的6个外挂点、以及翼尖的两个外挂点上。挂载制导炸弹时,苏-34可一次挂载6枚500千克KAB-500L或三枚1500千克KAB-1500L激光制导炸弹,或相应的KAB-500Kr和KAB-1500Kr电视制导改型。挂载短程空面导弹时,苏-34可一次挂载6枚Kh-29L(AS-14“小锚”)/KH-25ML(AS-10卡伦)/S-25LD激光制导导弹,或6枚Kh-29T电视制导导弹。挂载远程空面导弹时,苏-34可一次挂载3枚Kh-59M(AS-13“大螺栓”)/Kh-59M2(AS-18“芦笛”)电视制导导弹,此时需要挂载一个数据链吊舱以人在环中的方式进行末段遥控。
苏-34具有强大的反舰能力,可一次挂载6枚3马赫的Kh-31A/-31AD(AS-17“氪”)反舰导弹。执行压制敌防空系统(SEAD)的任务时,可一次挂载6枚Kh-31P/-31PM/-31PD高速反辐射导弹,或Kh-58U(AS-11“基尔特”)/-58UShK反辐射导弹。苏-34也可以挂载俄罗斯全系列非制导炸弹和火箭,并保留了苏-27的标准GSH-301 30mm机炮。机炮内置于前机身右侧边条中,最大射速每分钟1500发,备弹150发。苏-34的12个武器挂架最多可挂载8吨弹药,在超载时可以挂9吨,不过此时要减少内油。