Do 2007 roku pięć seryjnych samolotów zostało rozbitych z różnych przyczyn, głównie nad lądem. Między innymi, 17 lipca 2001 roku zginął na Su-33 w wypadku w locie pokazowym w okolicy lotniska w Ostrowie generał major Timur Apakidze. 5 września 2005 roku natomiast Su-33 „czerwony 82” (n/s 07-04) wpadł do wody podczas lądowania na skutek urwania liny hamującej; pilot uratował się za pomocą fotela wyrzucanego.
W toku służby samoloty nie były w poważniejszym stopniu modernizowane. Propozycje wymiany radaru i awioniki na stosowane na nowszych eksportowych wersjach pochodnych Su-27 nie zostały zrealizowane. Jedynie w latach 2002–2003 kilkanaście otrzymało nowy system ostrzegawczy o opromieniowaniu samolotu SPO-32 (L-150) Pastel, z nowym wskaźnikiem wielofunkcyjnym. Resurs samolotów miał się kończyć w 2015 roku, lecz w marcu tego roku Rosja podjęła decyzję o wydłużeniu eksploatacji przynajmniej do 2025 roku. Podczas remontów na przełomie 2015/2016 roku część samolotów poddano niewielkiej modernizacji, zwiększającej możliwość precyzyjnego rażenia celów naziemnych przy użyciu bomb niekierowanych, przez montaż nowoczesnego systemu bombardierskiego SWP-24-33.