歼-9 想象图
1964 年 5 月，航空研究院提出以米格-21 为基础，研制新型双发高空高速歼击机。同年方案论证提出作战对象为美国空军的 B-58 超音速高空轰炸机和 F-105 战斗轰炸机。双发方案虽然表面上落后于单发方案，但事实上单发方案有些好高骛远，尤其是发动机这个命根子由于当时工业基础薄弱，根本就是无法实现的设想。因此双发方案加大了飞机研制的可行性。时任航空研究院院长的唐延杰后来评价，由黄志千、王南寿等专家的先上双发方案意见符合“摸着石头过河、初战必胜的思想，循序渐进的策略”。根据上述决策，决定采用与米格-21 类似的气动布局方案，外形参考米格-21，采用大后掠角、小展弦比、薄三角翼、下平尾、双腹鳍的空气动力学布局形式。方案选用两台涡喷-7 甲（WP-7B）发动机，单台最大推力 43.15 千牛，单台加力推力 58.8 千牛。1965 年 5 月 17 日，罗瑞卿总长批准新歼的战技指标和研制任务，并正式命名为歼-8。沈阳飞机设计所承担具体设计任务。65 年 5 月 17 日，总参谋长罗瑞卿批准了歼-8 的战术技术指标和研制任务。65 年 9 月设计工作全面展开。总设计师黄志千于这年在国外因飞机失事不幸遇难后，新机研制的技术工作由叶正大领导，以王南寿为负责人的总设计师办公室具体组织。同年 12 月，木质样机通过审查，次年 3 月进行现场设计。67 年初发出相应文件，工厂开始试制。1968 年 7 月，首批 2 架歼-8 总装完毕。1969 年 7 月 5 日，原型机由尹玉焕驾驶首飞成功。
这里不得不提一下，歼-8 方案竟然与米高扬设计局研发的 E-152 有着惊人的相似，特别是 E-152 的双发型号 E-152A，两者外形酷似是人所共见的，更难得的是 E-152A 选用的发动机是两台图曼斯基 R-11F-300 涡喷发动机，而歼-8 选用的是两台涡喷-7 甲，如果熟悉国产飞机的爱好者就明白涡喷-7 发动机就是源自 R-11F-300 涡喷发动机。 因此，西方一直猜测歼-8 的设计源自 E-152，从北约给两种战机的称呼上就能发现他们的某种看法，歼-8 的北约绰号是“长须鲸”，E-152 的绰号是“鳍”。两者中文字面上貌似风马牛不相及，但如果用北约工作语言英语看它们的绰号间的奥妙就能发现一丝端倪，长须鲸的英文为 Finback，鳍的英文为 Fin，而 back 在英语中又有后面、反面的含义，在北约给歼-8 确定绰号的时候，正是中苏反目关系极其僵化的时期，可见北约把 Fin 和 back 两个词合二为一变成一个词也是另有一番意味令人回味。其实两者并无大的设计共同点，只不过设计理念非常相似选用的平台也基本相同，造成结果起码是外观惊人的相似。
由于歼-8 的研制过程时期正好处于中国的一段难以回首的历史阶段，科研项目被政治干扰已经不是什么司空见惯的事情了，歼-8 项目也不例外。“文化大革命”这场浩劫极大的阻碍了歼-8 的研制，本来在 1969 年中期就进行了首次试飞的歼-8 飞机，如果进展顺利本应能提早装备服役，可是，在阶级斗争高于一切的大环境下，就在首次试飞后不久试飞领导小组和联合指挥部相继被解散，王南寿、顾诵芬、冯钟越等技术骨干先后被停止工作。歼-8 便处于了徘徊不前的休眠状态。直到这场持续了 10 年的政治浩劫结束之后的 1979 年 12 月，歼-8 才被迟迟设计定型。翌年 12 月交付空军试用，1981 年开始装备空军部队。到了 80 年代此时的世界已经非彼时的世界，世界范围内军用飞机的作战理念早已从高空高速转向低空高速突防。歼-8 形成战斗力的时候，却已经注定要远远落后于当时的形势需要，这不得不说是歼-8 的悲哀。
歼-8 方案要求特别突出升限高、速度快、航程大、爬升率高、火力强等性能特点。实际情况与歼-7 相比，各项性能指标均有提高。最大速度 2.2 马赫，最大升限 20,000 米以上，最大爬升率 200 米/秒，基本航程 1,500 千米，最大航程 2,000 千米。另外还特别规定在 19,000 米的高度要具有充足的作战时间，飞机的推重比为 0.89。从这些指标看歼-8 与苏联的 E-152 性能比较接近，并不输给俄国人的设计。针对当时的设计目标，B-58 超音速轰炸机实用升限不足 20,000 米，歼-8 完全有能力将其击落。而 F-105 的综合作战能力虽然远超歼-8，但在遭遇歼-8 高速拦截的情况下，也很难以轻松脱身。这些指标歼-8 设计均成功达到了要求。另外歼-8 方案还提出安装改进设计的 30 毫米航炮和空空导弹，安装搜索距离较大的雷达。但由于中国电子工业水平的落后导致火控系统中最关键的交流供电系统和火控雷达及其相关系统进度跟不上，雷达没有按时研制成功，因此歼-8 不得不先行装备直流供电系统和简单的测距器，原来设想的全天候高空高速截击机就活生生变成了只能执行白昼截击任务的纯白天型截击机，此型歼-8 被称为歼-8 白。无独有偶航炮和空对空导弹的研发上也发生了类似的情形。原计划装备射速高达 1,600 发/分的 30-2 型 30 毫米单管转膛炮，由于研制中故障频发，出现了很多机炮炸膛等重大故障，始终没有研制成功。直到 70 年代末，航炮问题已经没有时间再等待下去了，才最终决定用 2 门 30-1 型航炮来当替补航炮。至于原本计划装备的霹雳-4 中距半主动雷达制导导弹也没有研制成功，只好使用近距红外制导的霹雳-2 和霹雳-5 空空导弹。没有了雷达和中距导弹成为的歼-8 致命弱点，没有了雷达和中距导弹也让歼-8 成为一种半残的高空截击机。
中国空军的歼-8 白歼击机
由于研制进度难以置信的迟缓和装备仓促歼-8 原方案指标在首批装备的歼-8 白上根本没有达到要求，针对这些存在的不足和缺陷对歼-8 白进行了一系列的改进新型号称为歼-8I 又称歼-8 全天候，后改称歼-8A。1978 年 2 月发出歼-8I 飞机全部生产图，1980 年 5 月于沈阳飞机制造厂总装完成首架飞机。6 月 25 日原型机地面试车发动机突然起火，烧毁整架飞机。1982 年 4 月 24 日，沈飞重新装配一架全新的歼-8I 首飞，10 月第二架歼-8I 上天。85 年 7 月 27 日，航定委正式批准歼-8I 设计定型。与歼-8 白相比，歼-8I 首先安装了最为关键的设备——歼雷-7 甲改（JL-7AG）型火控雷达以及射瞄-8A 改瞄准具、火控计算机等火控装备，以及其他十一项电子设备，射瞄-8 甲型航空瞄准具，是中国首次采用速率陀螺作为歼击机瞄准具的测量装置，构成瞄准系统，射击精度高。舱盖改为与歼-7II 相同的向后开设计。座椅、氧气系统和组合仪表重新设计。一直是诟病的 2 门 30-1 型航炮改为 2 套 23-III 型双管航炮、空空导弹也升级为 4 枚霹雳-2 乙导弹或者霹雳-5 乙导弹。歼-8I 装备后，随着相关新系统的研制成功，除了退役的歼-8，其它歼-8 都按歼-8I 的航电标准进行了升级改造。后来歼-8A（歼-8I）又进行了重大改进新型号称作歼-8E，升级的主要部分是机载电子设备和火控设施，歼-8E 上最明显的改进是使用平视显示器代替了以前的瞄准具，机身上增加了一些与其它新机型一致的告警天线和应答装置，而此时歼-8 生产线均已关闭很长时间，不可能在生产新的歼-8E 飞机，所有歼-8E 的改进均是在现役的歼-8A 型上进行的。