第三阶段要求HAL逐步提高苏-30MKI的国产化率，第四阶段开始引入印度制造的零部件和系统（使用俄罗斯提供的材料、毛坯和子系统组装），其中包括雷达和发动机。2015年，俄罗斯交付完最后一批材料、毛坯和子系统。第四阶段的第一架苏-30MKI在2011年11月首飞，此时，HAL纳西克工厂已经交付了99架一至三阶段的苏-30MKI。
HAL纳西克生产线
2012年12月，印度又追加订购了42架苏-30MKI，价值16亿美元，使印度空军的苏-30MKI数量增加到272架，足够装备14个中队。到2015年1月，HAL纳西克工厂已经向印度空军交付了约150架苏-30MKI，不过到2015年末，印度空军已经损失了6架苏-30MKI。印度空军200余架规模的苏-30MKI机队到2015年初达到了55%的妥善率，能随时保证110架飞机处于战备状态。
印度空军200余架规模的苏-30MKI机队到2015年初达到了55%的妥善率，能随时保证110架飞机处于战备状态
印度空军的升级计划
2015年6月，印度和俄罗斯就苏-30MKI的中期寿命升级事宜进行了初步谈判，但至今还没有签订正式合同。升级内容可能包括给苏-30MKI集成各种印度制造的新硬件，如集成了导弹逼近告警接收机和“Tarang”MkIII雷达告警接收机的综合自卫辅助套件、新通讯套件、数据链、安装在翼尖的干扰机吊舱，以及最近增加的一套管理计算机。新座舱显示器、雷达高度表和导航设备也在设想中，此外还可能包括能以更快速度处理关键任务和作战任务的新计算机。
印度展出的“超级”苏-30MKI模型，安装完善的电子战套件，可执行防空压制任务
集成的新武器将包括RVV-MD和RVV-SD空空导弹的出口型，这两种导弹分别是R-73E和RVV-AE的后继型号。
RVV-SD空空导弹
RVV-MD空空导弹
季霍米罗夫也提出N011M“雪豹”雷达的两阶段性能和功能升级计划，第一阶段将保留PESA天线，升级软件并提高处理能力；第二阶段将换装有源相控阵（AESA）天线，提高雷达的工作性能和可靠性。
目前进行中的一项升级是使苏-30MKI能发射“布拉莫斯-A”巡航导弹。这种导弹重2500千克，高空发射射程可达300公里。苏-30MKI最多可挂载3枚“布拉莫斯”，印度空军计划耗资11亿美元采购200枚这种导弹。除“布拉莫斯-A”外，苏-30MKI还计划挂载印度自研“无畏”亚音速巡航导弹空射型，沿用为“布拉莫斯-A”研制的挂架。
“布拉莫斯-A”巡航导弹及其挂架
“无畏”亚音速巡航导弹 2009年1月，两架苏-30MKI被送到俄罗斯进行航电和结构升级，准备测试“布拉莫斯-A”导弹。2010年5月，印度空军决定对40架苏-30MKI进行升级，使其能够发射“布拉莫斯-A”。升级内容包括一台新任务计算机，雷达和航电方面也有细微改进。但项目遭遇严重拖延，两架测试机直到2015年3月才开始在印度试飞。
新的客户
以苏-30MKI为基础，伊尔库特公司研制出了三种具有相同基本机身、发动机和电传飞控系统，但高度客制化的派生型。2003年8月，马来西亚皇家空军（RMAF）签订了18架苏-30MKM（最后一个“M”代表马来西亚）的采购订单，价值9亿美元。
苏-30MKM使用法制航电取代了苏-30MKI的大多数以色列和印度航电。该机具有更先进的备泰利斯CTH3022广角衍射平视显示器、泰雷兹敌我识别装置，并兼容泰雷兹“达摩克利斯”瞄准吊舱和夜间低空导航吊舱（NAVFLIR），不过采用了俄制任务计算机和电子战系统。
泰利斯CTH3022广角衍射平视显示器也被“阵风”战斗机选用
苏-30MKM的前后座舱
苏-30MKI原型机在测试“达摩克利斯”瞄准吊舱
苏-30MKM还引入了增强型综合自卫辅助套件，包括萨博Avitronics公司的MAW300紫外导弹预警传感器和LWS350激光告警传感器，以及RWS-50雷达告警接收机。该机保留了科巴姆754伙伴加油吊舱的挂载能力。
苏-30MKM的Avitronics光电传感器阵列
第一架苏-30MKM原型机在2006年5月首飞，第一架生产型于2007年春在伊尔库茨克首飞，客户验收试验在同年5月完成。18架苏-30MKM在20076月-2009年8月间交付，装备了马拉西亚空军驻贡科达的第11中队。
18架苏-30MKM在20076月-2009年8月间交付
第二种苏-30MKI派生型是苏-30MKA（“A”表示阿尔及利亚），俄罗斯编号苏-30MKI（A）。苏-30MKA使用俄罗斯和法国航电取代了苏-30MKI上的以色列系统，但埃尔比特公司的SU967平显（苏-30MKI也用这种平显）除外。法国提供的设备约占飞机总价值的10%，其中包括法国最先进的“泰利斯达摩克利斯”瞄准吊舱和“阿雷尼奥斯”侦察吊舱。
苏-30MKA使用了埃尔比特公司的SU967平显
阿尔及利亚在2006年订购了28架苏-30MKA，合同价值15亿美元，在2007年12月-2009年间交付。这些飞机的本地编号是苏-30MKA/MKR，后者能挂载“阿雷尼奥斯”侦察吊舱。
阿尔及利亚在2010年又追加订购16架苏-30MKA，价值9亿美元，在2011-2012年间交付。2015年4月，该国又下达了第三批订单，涉及16架配置一样的苏-30MKA，价值大约10亿美元，这批飞机应该在2016-2017年间交付。
第二种苏-30MKI派生型是苏-30MKA（“A”表示阿尔及利亚），俄罗斯编号苏-30MKI（A）