Создание самолета для корабельного базирования Су-27К (обозначение в ОКБ - Т-10K) привело к еще большей переработке конструкции истребителя. На нем установили усиленное шасси с новой телескопической передней опорой и спаркой колес. Новое шасси и гак "потянули" за собой дальнейшее усиление центроплана и хвостовой части фюзеляжа. Кроме того, в связи с изменением условий базирования и расширением объема решаемых боевых задач установили доработанный комплекс БРЭО. Применили и новую электродистанционную систему управления (ЭДСУ) самолетом по всем трем каналам, в отличие от одного на Су-27. Появление системы дозаправки с убираемой штангой по левому борту потребовало сместить оптический блок оптико-локационной станции (ОЛС) от оси симметрии вправо.

"Оморячивание" самолета повлекло за собой увеличение его массы и снижение его летно-технических характеристик. Для компенсации было решено установить новое крыло с высокоэффективной механизацией и ПГО. Применение ПГО, установка штанги дозаправки и возросшие нагрузки от передней опоры шасси потребовали разработки новой усиленной головной части фюзеляжа с доработанным наплывом центроплана.

Опытный самолет Т-10К-1 совершил первый полет 17 августа 1987 г. Пилотировал его летчик-испытатель ОКБ В.Г. Пугачев. Это был первый экземпляр Су-27К, полученный из серийного Су-27, поэтому доработки на нем были выполнены не в полном объеме (центроплан и крыло остались старыми). Новое складываемое крыло на Т-10К-1 установили летом 1988 г. В дополнение к отклоняемому носку механизации подверглась вся задняя кромка: флапероны сместили к законцовкам, а большую часть размаха заняли закрылки. Одной из причин, вызвавших задержку изготовления нового крыла, было изменение его конструкции, связанное с переносом места складывания ближе к фюзеляжу. Это было обусловлено тем, что в рамках конкурентной борьбы "за место на палубе" потребовалось разместить на корабле Су-27К в количестве не меньшем, чем МиГ-29К. Для этого пришлось дополнительно разрезать закрылок и носок крыла и ввести складывание стабилизатора. Все эти доработки вызвали дополнительное увеличение массы пустого самолета.