СУ-39 является модернизированной версией самолета СУ-25Т. До 1996 года самолет назывался СУ-25ТМ. Усовершенствовано бортовое оборудование самолета. Основой системы управления вооружением является оптико-электронная прицельная система "Шквал", телевизионное изображение с которой поступает на установленный в правой верхней части приборной доски телевизионный индикатор. "Шквал" имеет поле зрения 10° и обеспечивает 23-кратное увеличение изображения цели. Обзор пространства ведется в режиме сканирования визирной головки. Летчик, увидев на экране индикатора изображение, похожее на цель, может остановить сканирование, нажав кнопку привязки к цели на ручке управления самолетом. После распознавания цели летчик осуществляет точное целеуказание, наложив прицельную марку на изображение цели и вновь нажав кнопку привязки. Самолет может атаковать цели не только днем, но и ночью, при низком уровне освещенности, с помощью низкоуровневой телевизионной прицельной системы, размещаемой в контейнере под фюзеляжем. В навигационный комплекс самолета, помимо системы воздушных сигналов, сдвоенной инерциальной курсовертикали, радиотехнической системы ближней навигации и посадки (РСБН), доплеровского измерителя путевой скорости и угла сноса (ДИСС) и радиовысотомера, включена также аппаратура радиотехнической системы дальней навигации (РСДН).

Сохранив отличные пилотажные свойства СУ-25, конструкторы "восьмерки" (заводской шифр самолета — Т8) пошли еще дальше. Его система автоматического управления серьезно понижает загрузку летчика, автоматизируя стабилизацию заданной высоты, полет по запрограммированному маршруту через за данные промежуточные точки выход в район обнаружения цели, повторный заход на атакуемую цель, заход на посадку. Комплекс РЭБ обеспечивает СУ-39 высокую вероятность преодоления мощной ПВО противника. Основной информационной системой комплекса является станция радиотехнической разведки (СРТР), обеспечивающая обнаружение и пеленгацию наземных, бортовых и корабельных РЛС в секторе +30° по углу места и круговую по азимуту. Для преодоления полосы ПВО СУ-25Т может использовать станцию постановки активных помех, предназначенную для противодействия современным и перспективным радиоэлектронным системам управления оружием с импульсным, непрерывным и квазинепрерывным излучением. Станция устанавливается в контейнерах, подвешиваемых на внешних подкрыльевых точках подвески. Для защиты от ракет с ИК ГСН конструкторы СУ-39 установили в хвостовой части самолета, в основании киля, станцию оптико-электронных помех. Главное вооружение СУ-39 — противотанковые управляемые ракеты (ПТУР) "Вихрь". Самолет может нести 16 таких ракет, устанавливаемых в двух блоках-связках, по восемь в каждой. Использование РЛС позволило обеспечить на самолете применение противокорабельных ракет Х-31А, Х-35 с активными радиолокационными головками самонаведения. Каждый модернизированный ударный самолет может нести четыре противокорабельные ракеты. Самолеты оснащенны РЛПК "Копье".

СУ-39 значительно превосходит по своим возможностям серийный СУ-25. Группа самолетов СУ-39, часть из которых вооружена ракетами класса "воздух-воздух" средней дальности, может успешно противостоять во встречном ракетном бою любым современным истребителям, в особенности если используются новые ракеты РВЕ-ДЕ, не требующие сопровождения для подсвета воздушной цели после пуска. Это может обеспечить решающее преимущество в дуэльной ситуации.