2005年，决定重新开始研制第二代Su-35（产品Т-10БМ/T-10BM）。在这个系列中，该机将被称为Су-35С/Su-35S（Строевой“战斗”，以前使用的名称为Су-35БМ/Su-35BM Большая Модернизация“大改进”）。Su-35S是“4++”代的深度改进、超级机动多用途歼击机。它采用了第五代技术，确保了对同类歼击机的优势。该机具有数字信息控制系统基础上的新型航空电子设备系统，综合机载设备系统，可以远程探测空中目标，同时跟踪和攻击目标的数量也增加了的新型相控阵雷达（РЛС），以及推力增加并具有矢量推力控制的新型发动机。Su-35BM于2008年2月首飞。
定型批生产于2006年在KnAAPO（阿穆尔河畔共青城）开始。第二代Su-35第一架原型机-901号T-10BM的组装于2007年夏天完成，飞机开始了地面试验。首飞于2008年2月19日在拉缅斯科耶机场的格罗莫夫飞行试验研究所进行，飞行员是谢尔盖·博格丹。2008年7月初，Su-35第二架和第三架原型机的组装已经在KnAAPO进行中。Su-35第一架原型机901号于2008年7月7日在拉缅斯科耶完成了首次公开表演飞行。2008年7月，还宣布于2011年开始Su-35的批量生产。据说到2020年，计划为不同的客户生产160架该品牌飞机（苏霍伊S·考劳特科夫表示）。Su-35的第二架飞行原型机于2008年10月2日在阿穆尔河畔共青城的泽姆吉机场飞上天空。2009年2月，宣布第三架预生产飞机即将参加试验。截至2009年3月23日，Su-35BM飞机总共完成100次飞行。Su-35BM的第三架飞行原型机已经装备了雷达，这与第一架原型机和另一架机载电子设备原型机不同，然而在2009年4月26日，由于发动机控制系统故障，904号Su-35BM（有一架静力试验机）在阿穆尔河畔共青城的泽姆吉机场高速滑行时失事。
2010年7月，声称完成了Su-35BM的初步试验。飞机的国家试验计划打算于2010年9月至10月开始。将来，预定有6架飞机参加国家试验。KnAAPO生产的第一架批生产Su-35S于2011年5月3日在泽姆吉机场（阿穆尔河畔共青城）完成了首飞，这是该计划第一架配备全套机载电子设备的飞机。
头两架预生产Su-35BM飞机（901号和902号）被移交给第929国家飞行实验中心（ГЛИЦ）进行国家联合试验（ГСИ），并自2011年8月15日开始完成商量好的计划。同时，吸收了首架批生产Su-35S-1参加试验，Su-35BM（901号和902号）完成了初步飞行试验。
901号T-10BM
902号T-10BM
