Cường kích Su-39 được phòng thiết kế Sukhoi tạo ra trên cơ sở cải tiến từ khung thân máy bay tấn công mặt đất Su-25 Frogfoot nổi tiếng, nhưng công nghệ kỹ thuật áp dụng ở mức cao hơn rất nhiều.
Su-39 ban đầu được gọi là Su-25TM, nhưng đến năm 1995, sau một số nâng cấp về động cơ và hệ thống điện tử hàng không thì nó được đổi tên như hiện tại nhằm phục vụ mục đích xuất khẩu, chiếc chiến đấu cơ này chính thức ra mắt năm 1996.
Cường kích Su-39 có chiều dài 15,53 m, sải cánh 14,52 m, chiều cao 5,2m, trọng lượng rỗng 10,6 tấn, trọng lượng cất cánh tối đa 21,5 tấn, máy bay có thể mang hơn 6 tấn vũ khí và 4,89 tấn nhiên liệu.
Trái tim của Su-39 là 2 động cơ Tumansky R-195 có lực đẩy 4.500 kgf, được chế tạo trên cơ sở động cơ R-195 của Su-25, cho vận tốc 950 km/h, tăng tốc tối đa trong đoạn ngắn lên đến Mach 1,2, trần bay 10 km, phạm vi tác chiến 2.500 km với bán kính hoạt động 900 - 1.000 km.
Máy bay có 11 điểm treo vũ khí, mang được tên lửa không đối không, không đối đất, không đối hải và tên lửa chống radar. Bên cạnh đó là pháo 30 mm GSh-30-2 (cơ số đạn 200 viên) đi kèm hệ thống điều khiển hỏa lực NPPU lắp ở đuôi phi cơ.
Để tự vệ trước tiêm kích đối phương, Su-39 dựa vào các loại tên lửa đối không tầm ngắn như R-60T/M/MK (AA-8 Aphid) và R-73 (AA-11 Archer) được dẫn đường bằng đầu dò hồng ngoại thụ động.
Khi tấn công mặt đất, ngoài các loại bom rơi tự do, Su-39 còn được trang bị bom điều khiển bằng laser hoặc vô tuyến KAB-500KR/L, thao tác dẫn hướng thông qua thiết bị quang điện tử lắp ở mũi.
Su-39 còn có thể sử dụng các loại rocket cỡ lớn như S-24 và S-25L thông qua bệ phóng B-8 và B-13; kèm theo tên lửa không đối đất điều khiển bằng laser bán chủ động Kh-25 ML/MR/T (AS-10A/B/C Karen); Kh-29T/L/ML (AS-14 Kedge).
Tương tự Su-25, Su-39 được xem là sát thủ của mọi loại xe tăng trên chiến trường khi được trang bị tên lửa không đối đất Vikhr-1 lắp đầu đạn tandem, có khả năng tiêu diệt bất kỳ loại chiến xa hiện đại nào, kể cả có mang giáp phản ứng nổ.
Tầm bắn tối đa của tên lửa chống tăng Vikhr-1 theo công bố lên tới 10.000 mét. Tổng cộng, Su-39 có thể treo tới 16 quả đạn loại này trên các giá treo, tạo ra mật độ hỏa lực cực kỳ đáng sợ.
Hệ thống ngắm bắn quang - điện tử hoạt động tốt cả ngày lẫn đêm, trong mọi điều kiện thời tiết loại Shkval-M sẽ tự động bám bắt đối tượng tấn công, đảm bảo cho Su-39 có thể hạ gục 4 mục tiêu trong vòng nửa phút.
Như vậy nếu bắn hết cơ số tên lửa Vikhr-1 mang theo trong một lần xuất kích, ở điều kiện lý tưởng, cường kích Su-39 của Nga hoàn toàn đủ khả năng hạ gục cả một đại đội xe tăng chiến đấu chủ lực đối phương.
Đáng tiếc vì những khó khăn thời kỳ hậu Xô Viết, Su-39 giống như nhiều vũ khí và thiết bị quân sự ra đời vào thập niên 1990 không được đưa vào sản xuất hàng loạt, chủ yếu vì không có nhu cầu từ nước ngoài.
Mặc dù vậy, những thành tựu ứng dụng trên chiếc Su-39 dành cho xuất khẩu vẫn được Nga mang sang phiên bản cường kích nội địa hiện đại hóa Su-25SM3 của mình sau này.