GSh-301(ГШ-301/9A-4071K) 型 30 毫米机炮是 SU-27 系列的唯一固定武器，它是一种超轻量型单管单膛身管短后坐原理机炮，根据图拉设计局所公布的官方资料，其全备重量只有 50 公斤，为现有同口径机炮中重量最轻的系统。该机炮射速快，据说精确度极佳，立靶散布仅有不到两个密位。 但因结构轻量化且射速高烧蚀大的原因寿命较低，未经证实的资料指出标准寿命大约 2000 发左右，火炮的最高射速 1800发/分。在 SU-27 系列的各型战机中，该机炮的弹舱内装有 150 发备用炮弹。