挂载短程空面导弹时，“鸭嘴兽”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。
挂两枚Kh-29L的苏-34
挂载远程空面导弹时，“鸭嘴兽”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。
翼下挂Kh-59M（右）和Kh-59M2（左）的苏-34
“鸭嘴兽”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。
Kh-31系列导弹一般挂在进气道下方挂架
苏-34已经测试了500千克的KAB-500S制导炸弹，这种炸弹是一种卫星/惯性制导弹药，类似于美国的联合直接攻击弹药（JDAM）。俄罗斯战术导弹武器公司总裁鲍里斯·奥布诺索夫表示，公司已研制出一种1500千克的卫星/惯性制导炸弹，可用于苏-34。
在叙利亚作战的苏-34挂载KAB-500S格洛纳斯卫星制导炸弹
2014年，俄罗斯透露苏-34已经测试了战术导弹武器公司的几种新一代制导导弹，其中包括Kh-38M系列导弹。这是一种全新的模块化空射导弹，具有多种类型的制导系统和战斗部。此外还有经过改进的增程型Kh-35D（AS-20“皮划艇”）反舰导弹，采用了一种末端雷达制导系统。
2012年12月，Kh-38M进入俄罗斯空军服役，据称苏-34已经测试过激光制导（Kh-38ML）、热成像（Kh-38MT）和主动雷达制导（Kh-38MA）型。这种导弹还有一种Kh-38MK惯性和卫星制导型。Kh-38M的射程为3-40公里，战斗部重250千克。
Kh-38M导弹家族
“鸭嘴兽”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-30130mm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。
在中空和低空投掷非制导炸弹时，苏-34最多可挂载34枚100千克OFAB-100破片/高爆炸弹，或22枚250千克的OFAB-250-270炸弹，或12-16枚500千克FAB-500炸弹，或者7枚KMGU-2地雷/小炸弹布撒器。
苏-34最多可挂载34枚100千克OFAB-100破片/高爆炸弹（注意六联挂架并没有挂满）
在转场飞行中苏-34可以挂3个PTB-3000副油箱（机翼下两个机身下一个），共增加载油9000升。
在转场飞行中苏-34可以挂3个PTB-3000副油箱
苏-34是俄罗斯空军重要的战术核打击平台，俄罗斯对此极为保密。由于俄罗斯机载核武器项目的高度保密性，没人知道“鸭嘴兽”挂载的核弹类型。
在空空作战中，苏-34可挂2-8枚R-73（AA-11“射手”）视距内（WVR）红外制导空空导弹或其改进型——RVV-MD。
挂载超视距（BVR）空空导弹时，苏-34可挂载多达6枚的R-27R（AA-10“白杨”）/-27ER半主动雷达制导导弹，两枚R-27ET红外制导导弹，或多达8枚的主动雷达制导的R-77-1（AA-12“蝰蛇”）或其改进型RVV-SD。
俄罗斯新一代空空导弹——RVV-MD和RVV-SD
侦察和电子战型
除了替换俄罗斯空军的苏-24M/M2外，“鸭嘴兽”也需要接手目前5个苏-24MR“击剑手-E1”侦察机中队所执行的侦察任务。
苏-34将通过挂载“猫头鹰”侦察吊舱来执行此任务。这种吊舱正在研发和测试中，具有三种型号，分别采用不同的传感器组、记录设备和数据链，共享一个共同的壳体。
“猫头鹰”吊舱由奥伦堡的“箭”生产联合体研制，挂在苏-34的机腹中线挂架上。吊舱的第一种型号是光电侦察型，第二种型号是侧视合成孔径雷达（SAR）型，第三种是电子情报（ELINT）型。
首批用于研发测试的吊舱有8个，其中两个是电子情报型，三个光电型，三个雷达型。第一个“猫头鹰”吊舱显然是雷达型，在2014年年底或2015年初开始试飞，在2015年5月被首次曝光。在照片上，第929国家飞行试验中心的一架预生产型苏-34（T10V-747号）挂着该吊舱出现在了莫斯科附近的库宾卡机场上。根据项目当前进展，三种“猫头鹰”吊舱的研发测试工作还需要一段时间才能完成，吊舱的服役时间不大会早于2017年底。
第929国家飞行试验中心的一架预生产型苏-34（T10V-7 47号）挂着该吊舱出现在了莫斯科附近的库宾卡机场上
苏-34的卡卢加无线电工程研究院（KNIRTI）研制的“希比内”电子对抗（ECM）系统能提供雷达告警和实施干扰，功能强大到可进行编队自卫。该系统于1995年1月开始在苏-34上进行测试。
L175M“希比内-10V”系统除了机身内置组件外，还外加两个翼尖吊舱，每个长4.85米，直径0.3米，重300千克，前后半球干扰覆盖范围都是45度锥角。
L175M翼尖吊舱 该系统采用数字射频存储器（DRFM）技术，提供多通道干扰。后期生产型苏-34改用新型L265“希比内-M”系统，该系统为编队自卫设计的，也就是说能使苏-34作为护航干扰机使用。苏-34作战时可挂两个吊舱进行单机自卫，也可挂4个吊舱对飞机编队实施保护。根据俄罗斯的消息，4个吊舱可覆盖4-18GHz的频率。