Истребитель оснащен мощной доплеровской РЛС Н001 и оптико-локационной станцией ОЛС-27К, которые позволят ему эффективно бороться с разнообразными воздушными целями. В общей сложности Cу-33 может нести до 12 управляемых ракет класса "воздух-воздух", как ближнего, так и среднего радиуса действия. Для уничтожения наземных и надводных целей, в арсенал самолета входит широкий ассортимент неуправляемых средств поражения, включающий бомбы, бомбовые кассеты и НАРы. Также для борьбы с воздушным и наземным противником истребитель оснащен встроенной пушечной установкой калибра 30 мм.