Vũ khí đầu tiên của Su-30MK2V là pháo GSh-30-1 cỡ 30mm (150 viên đạn) dùng cho không chiến tầm cực gần, ở cự ly mà tên lửa khó phát huy tác dụng. Trong ảnh là các kỹ thuật viên đang nạp đạn 30mm cho khẩu pháo đặt trong thân máy bay. (nguồn: Văn nghệ Quân đội).
Trong nhiệm vụ tiêu diệt mục tiêu trên không, Su-30MK2V có khả năng mang 6 tên lửa không đối không. Trong ảnh là tên lửa đối không dẫn đường tầm nhiệt Vympel R-73 có tầm bắn 20km, tốc độ hành trình gấp 2,5 lần vận tốc siêu thanh.
Tên lửa không đối không tầm trung R-27 có tầm bắn 70-80km, trang bị đầu tự dẫn radar bán chủ động hoặc đầu tự dẫn hồng ngoại.
Tên lửa không đối không tầm trung R-77 có tầm bắn 80km, có thể đánh chặn mục tiêu ở độ cao 5m-25km, lắp đầu tự dẫn radar chủ động.
Trong nhiệm vụ không đối hạm/đất, Su-30MK2V mang được 6 tên lửa diệt mục tiêu mặt đất, tàu chiến, radar. Trong ảnh là tên lửa chống hạm tầm trung Kh-31A đạt tầm bắn 25-50km, lắp đầu tự dẫn radar chủ động.
Tên lửa chống radar Kh-31P có tầm bắn 110km, lắp đầu tự dẫn radar bị động.
Tên lửa không đối đất Kh-29 có tầm bắn 10-30km (tùy từng biến thể), lắp đầu tự dẫn laser bán chủ động hoặc đầu tự dẫn TV. Kh-29 có khả năng công phá các công trình quân sự, cầu cống hoặc khi cần có thể tiêu diệt tàu chiến có tải trọng tới 10.000 tấn.
Tên lửa không đối đất tầm xa Kh-59ME có tầm bắn tới 110km, lắp đầu đạn thuốc nổ nặng 320kg. Tuy nhiên, nhiều khả năng loại này không có trong trang bị của không quân Việt Nam.
Để tấn công mục tiêu mặt đất, Su-30MK2V ngoài khả năng mang được tên lửa không đối đất còn mang bom có điều khiển như KAB-1500KR (tối đa 3 quả), KAB-500KR (tối đa 6 quả).
Su-30MK2V cũng có thể mang được bom không điều khiển gồm: FAB-500T (tối đa 8 quả) và OFAB-250-270 (28 quả).
