Су-25СМ3 является глубокомодернизированной версией Су-25. Он способен поражать малоразмерные подвижные и неподвижные наземные цели «без визуальной видимости днем и ночью».
Новый самолет оснащен системой спутниковой навигации ГЛОНАСС, которая позволяет запрограммировать конечную точку на карте с точностью до десяти метров. Эта же система позволит летчикам действовать независимо от наземных служб поддержки. В кабине пилота установлен многофункциональный дисплей. По оценке военных, боевая эффективность модернизированного Су-25 возросла в три раза. получит улучшенный комплекс радиоэлектронной борьбы «Витебск-25», прицельно-навигационный комплекс, позволяющий применять управляемые ракеты Х-29 класса «воздух-поверхность», корректируемые бомбы с телевизионным наведением КАБ-КР и авиабомбы с коррекцией по ГЛОНАСС. Кроме того, самолет предполагалось оснастить новой системой связи с дальностью действия до тысячи километров и возможностью шифрования.
Глубокая модернизация Су-25 также должна была получить новую электронно-оптическую тепловизионную камеру, дублирующую уже имеющиеся оптические и радиоэлектронные системы поиска и наведения. Модернизация самолета позволит ему поражать укрепленные объекты противника за пределами досягаемости его системы противовоздушной обороны. Планируется в будущем также новая глубокая модернизация Су-25. Самолёт получит оптическую, лазерную и тепловую систему СОЛТ-25, благодаря которой сможет поражать не менее четырех целей с одного захода. Грузоподъемность нового штурмовика составит около шести тонн. На самолет также предполагается установить радар с активной фазированной антенной решеткой.
