1978 年 7 月，歼-7 大改的设计工作全面开展并提出了初步的总体方案。为了能够深入了解米格-21МФ 飞机的技术特点，于 1978 年 8 月和 9 月先后组织两批技术人员到装备米格-21МФ 飞机的友好国家罗马尼亚和孟加拉国进行了实地考察。9 月 14 日，在成都召开了歼-7 大改型飞机方案论证和技术协调会议，明确了歼-7 大改型的战术技术指标和机载设备配套方案，同时中国还通过外交途径从另一个友好国家埃及弄到了米格-21МФ 和米格-21УС 型飞机各一架，并最终确定歼-7 大改型以米格-21МФ 为样机结合国内实际情况进行参照设计，1978 年 12 月正式将其命名为歼-7III 型，空军后来又改称为歼-7C 型飞机。
1979 年 2 月 3 日，从埃及引进的米格-21МФ 样机运到成都飞机制造厂。由于只能引进样机，因此歼-7III 的试制过程与当初引进制造许可权的歼-7 完全不同，设计出图纸就成为歼-7III 研制的第一步工作。但究竟是采用参照设计还是测绘设计，当时产生了不同的观点，导致飞机研制进度拖延了下来。这时空军提出急需新机进行现代化改装，因此歼-7III 的研制要争时间、抢速度，要求完全按照米格-21МФ 进行测绘，先把飞机尽快仿制出来再说。1979 年 7 月 5 日，第三机械工业部决定歼-7III 的设计原则调整为测绘设计，随后成都飞机设计研究所就开始了紧张的测绘准备工作。所谓测绘设计就是通过对飞机的外形、部件、零组件等进行实际测量，然后根据测量得到的尺寸数据进行绘制图纸的过程。测绘设计虽然可以较快完成设计任务，但却无法深入地分析原准机的设计意图，即知其然而不知其所以然，这为以后飞机的改进会带来一定的障碍。歼-7III 的外形测绘首先是要将样机正确定位，并在样机上画出水平基准线、对称轴线和各框的轴线，然后沿各框轴线加工框外形样板，按各个框的外形样板在图板上复制出外形图线并绘制各框的纵向曲线，再通过修正纵横曲线达到光顺最后获得飞机的理论外形。由于这种手工测绘样机外形的方法费工、费时并且外形逼近精度低，不可避免的会使制造出来的飞机外形不准导致飞行阻力增加，造成飞行性能有所下降。成都飞机设计研究所除了对飞机的外形进行测绘外，还对飞机的结构特别是关键部位以及国内当时尚不能生产的机载设备、成品附件等也进行了仔细地测绘。由于测绘过程中不可避免地要拆除部分成品和系统零组件，由此设计人员在测绘过程中还尽量注意减少对飞机零部件的损坏，尽可能保持样机的完整性，以便在后面的研制过程中能够继续参考使用。由于引进的这架样机是在埃及发生飞行事故后重新修复的，因此飞机后机体的结构有一定程度的变形，这也给后续的测绘工作带来了一些麻烦。1979 年 10 月 4 日，样机的测绘工作正式开始，经过 180 名设计人员一个多月的努力，完成了米格-21МФ 全机的测绘任务。1980 年 1 月 15 日，空军确定了歼-7III 飞机的战术技术要求，并上报总参和军委批准。飞机主要战术技术指标为：最大飞行速度 M2.1，实用升限不低于 18,000 米，最大航程不少于 1,300 公里，正常起飞重量 8,150 公斤，最大起飞重量 9,600 公斤，最大外挂能力不低于 1,300 公斤。1980 年 6 月 3 日，国务院和中央军委正式批准研制歼-7III 飞机，并将其列为国家“六五”期间航空工业的重点项目。
1981 年 12 月 31 日，成都飞机设计研究所完成了歼-7III 飞机的详细设计，发出了全部生产图纸，之后飞机的试制工作全面展开。试制工作由成都飞机公司和 011 基地共同负责，其中成都飞机公司承担机身、平尾、垂尾、前起落架的制造以及总装试飞工作，011 基地则承担机翼和主起落架的制造工作，这是国内新机研制首次采用两厂合作进行的方式。为了保证歼-7III 型飞机研制的顺利进行，1983 年 4 月还专门设立了型号研制现场指挥部，试制工作采用了系统工程管理体制以及矩阵管理方式，使得试制进度得以顺利和高效进行。歼-7III 相比原来的歼-7II 飞机在机体结构、系统设备方面变化很大，新材料和新设备也较多。全机零件共 15,768 项，其中 80% 不同于歼-7II 型，而前机身的变化率更是达到了 96%。机载成品变化率为 43%，采用新材料 37 项，新成品达 190 项，这都对试制工作带来了不小的挑战。