Fly blev skudt ned af Tyrkiet på grænsen til Syrien. To piloter sprang ud, og oprørsgruppe hævder, én er død.
En syrisk oprørsgruppe har sendt en video til nyhedsbureauet Reuters, som angiveligt viser, at den russiske pilot, som sprang ud af sit nedskudte kampfly, ligger på jorden ude af stand til at bevæge sig.
Ifølge billederne på videoen er han hårdt såret, men en talsmand fra gruppen siger, at piloten er død. Kilden ønsker ikke at blive navngivet af hensyn til sin egen sikkerhed.
- En russisk pilot, siger en stemme på videoen, mens en gruppe mænd samler sig omkring ham.
- Gud er stor, siger en stemme videre.
Flyet blev skudt ned af Tyrkiet tirsdag, fordi det angiveligt krænkede tyrkisk luftrum, hvilket Rusland er uenig i.
De to piloter nåede at springe ud af flyet, men det er endnu ikke bekræftet, hvor de befinder sig.
Det er en "meget alvorlig hændelse", lyder det fra den russiske præsidents talsmand om kampflyet.
- Det er umuligt at sige noget uden at have alle informationer, siger Dmitrij Peskov, talsmand for Kreml.
En række oprørsgrupper opererer i den nordvestlige del af Syrien, men den ekstremistiske gruppe Islamisk Stat er ikke til stede der.
Tyrkiet er medlem af Nato, og efter USA har landet den største stående styrke i den transatlantiske forsvarsalliance.
Nato siger i en udtalelse, at forsvarsalliancen er i "tæt kontakt" med Ankara efter udviklingen tirsdag.
- Nato overvåger situationen nøje. Vi er i kontakt med de tyrkiske myndigheder, siger en embedsmand til AFP.
Tyrkiske medier rapporterede tidligere tirsdag, at en pilot var taget til fange af turkmenere, som er en etnisk folkegruppe af tyrkisk oprindelse.
Gruppen, som skulle tilbageholde piloten, kæmper mod den syriske præsident, Bashar al-Assad, som støttes af den russiske præsident, Vladimir Putin.
Den leder også efter den anden pilot, som sprang ud med faldskærm.