强大的武器系统和多种攻击能力是苏-34的又一主要特色。它的固定武器为一门GSH-301型30毫米航炮，备弹180发，射速1500发/分，炮弹初速860米/秒。机上共有10个挂架，可挂带R-77型中程空空导弹、R-73型近程空空导弹，Kh-31P、Kh-59M和Kh-15PM等空地、空舰导弹，FAB-250系列制导炸弹、RBK-500型子母弹、BETAB型反跑道/混凝土炸弹、PTAB-1M型反坦克弹、ShOAB型人员杀伤弹，还有23毫米6管加特林机枪。机舱内还装有70个无线电声呐浮标的浮标箱。必要时它可挂载核弹药。图为2015年10月6日，一架苏-34降落在赫梅明空军基地。