Первый опытный самолет Т-10К-1 (бортовой № 37) впервые поднялся в воздух 17 августа 1987 г. Второй опытный самолет Т-10К-2 (бортовой № 39)совершил первую посадку на палубу кораблей 1 ноября 1989 г. Внешне подобный Т-10К-1, он отличался от него складывающимися консолями крыла и стабилизатора (первый из семейства палубных Су-27 с подобном устройством). Кроме того, Т-10К-1 имел, в отличие от Т-10К-2, ПВД в носовой части фюзеляжа с обеих сторон. От построенных в дальнейшем самолетов Т-10К вторая машина отличалась в основном: высокими законцовками килей, иной конфигурацией наплывов и расположением антенн.
Начиная с Т-10К-3, внешний облик самолетов Т-10К изменялся незначительно по раскрою обшивки и расположению люков.
В процессе эксплуатации на некоторые опытные и серийные самолеты останавливались различные прочностные накладки, что делало раскрой обшивки каждой маши ты индивидуальным. Чертежи, в основном, соответствуют самолету Т-10К-6 (бортовой № 79), Демонстрировавшемуся на авиашоу в Кубинке в 1992 г.
