Su-34 radīts, lai veiktu taktiskus triecienus pret sauszemes un jūras mērķiem. Paredzēts, ka Su-34 aizstās taktisko iznīcinātāju Su-24 un tāldarbības bumbvedēju Tu-22M. 2004. gadā Novosibirskas rūpnīcā izgatavoja astoņas lidmašīnas, bet 2008. gadā paziņoja, ka ir uzsākta pilnas jaudas ražošanu.
2008. gadā to izmantoja Krievijas un Gruzijas kara kaujas operācijās, vēlāk arī Sīrijas pilsoņu kara un Krievijas—Ukrainas kara laikā.
Līdz 2020. gada decembrim kopējais Krievijas gaisa spēkiem piegādāto lidmašīnu skaits bija 131. 2022. gada jūnijā Krievijas gaisa spēki saņēma vēl četras lidmašīnas, kas izgatavotas atbilstoši jaunajam standartam Su–34M.
Sīrijas kara laikā (2016)
Ukrainas pretgaisa spēku notriektais Su-34 pie Čerņihivas (2022)