歼-7 飞机虽然经过二十多年的多阶段改进，但由于机头进气方式的局限性，一直无法为其配装大直径天线的火控雷达，机载电子设备的安装空间也比较紧张。这也就使得飞机长期缺乏超视距攻击以及全天候独立作战的能力，难以适应 2000 年以后的空战需求，因此空军的订货量也逐年减少。为了改变这一现状，尽最大可能来挖掘歼-7 飞机的潜力，成都飞机工业公司从 1995 年开始了对歼-7 飞机结构进行改进的探索，使之能够加装搜索距离大于 60 公里的火控雷达，配装中距空空导弹后实现一定的超视距作战能力。
为了能够增大雷达的搜索距离，仅仅靠增大雷达的发射功率是难以实现的，必须相应地增大雷达的天线直径才行。而大直径的雷达天线又无法布置在歼-7 飞机狭小的激波锥内，这就势必要对飞机的机头进行“解放”，将机头空间用来安装大直径天线的高性能雷达和其它机载电子设备，而相应地进气口就得从机头移至机身中部两侧或腹部。从气动的角度来讲机头进气是最有利的形式，改动自然会增大全机的飞行阻力。但事物都是分为两方面的，这样进气道可以不再拘泥于调节锥调节的方式，也就为发展高性能的进气道提供了一个可能，高性能的进气道所带来的推进系统推力的增加则可望在很多常用飞行条件下能够弥补部分全机阻力的增加，使飞机的飞行性能不至于下降。
一般说来腹部进气道有利于飞机的大迎角状态下的进气，为了尽可能减少对机身结构的改动，在权衡各种进气道布置方式的性能和给机身带来的改动量的大小后，成飞公司选择了一种特别的不需要大幅度改动机身结构的下颌式进气道，这种下颌式进气道并不是真正的腹部进气道，而是有些类似于美制 F-8 战斗机的进气形式。进气道的上方则作为雷达天线的安装空间，可以容纳直径在 600 毫米以下的雷达天线。机翼沿用歼-7E 型飞机所采用的带机动襟翼的双三角翼，翼面积有所加大，保持了其较好的机动格斗性能。换装了涡喷-13FII 型发动机，该发动机是涡喷-13FI 型的增推型，加力推力可以达到 7,000 公斤以上。
可以说这种改进也算是歼-7CP 方案的一种变型，只不过歼-7CP 采用的是两侧进气而非下颌进气方式。这种新改型被命名为歼-7F 型飞机，增大了的发动机推力，加上可以配备先进火控雷达将使歼-7F 比歼-7E 飞机的作战效能有很大的提高。同时该机又立足于国内成熟的技术基础，相应降低了研制风险，能够加快工程研制进度，并可以更好地控制整机的成本。但由于歼-7F 和当时即将新研制出来的歼-10 型飞机在作战能力方面有着明显的差距，因此空军并没有考虑装备歼-7F 型飞机，因此歼-7F 最终在方案阶段就停止了研制。
歼-7FS
由于歼-7F 型飞机在研制之初并没有获得国家的立项，自然也就没有拨付研制经费。为了能够增加歼-7 飞机在国内的采购，同时也为了能更好地拓展出口军机市场，成都飞机工业公司决定自筹资金进行歼-7F 型飞机的研制。由于该项目没有国家的投资，研制和生产都将会面临巨大的风险。1996 年8 月，成都飞机工业公司和西北工业大学、黎阳发动机公司、中国航空附件设计研究所（609 所）、济南特种结构设计研究所（637 所）、成都航空仪表公司（161 厂）、陕西凌云电器总公司（765 厂）、西安北方光电有限公司（248 厂）、陕西千山电子仪器厂（3327 厂）共九个单位采取自筹资金、自愿联合、自担风险的方式签订了项目风险投资协议，共同进行歼-7F 的预研验证飞机的研制以开发市场，这也是国内军工企业自主合作研制的第一个军品项目。预研验证机主要用于对歼-7F 型飞机相关的前机身更改、下颌进气道、大推力涡喷发动机以及雷达电子系统等关键技术进行验证，以保证飞机的研制能够顺利进行。为了节省研制费用，预研验证机并没有全新制造，而是在成飞公司自用的 139 号歼-7II 型飞机机体上进行改造而成的，被称为歼-7FS 型飞机，编号里的“S”代表“试验”的意思。
为了尽可能减少改装量，没有对 139 号飞机的机身结构进行大幅度改动，而是只改造了前机身第 1 框至 11 框之间的一段。下颌式进气道的截面为椭圆形，中间有一块隔板将进气口分隔分为两个进气管道，分别向后延伸与座舱后原机的进气道段相衔接。进气口略微有一点前掠，整个机头的截面积只有少量增加。机头的雷达罩较短粗，空速管安装在雷达罩的头部。机载雷达首先选用了以色列的 LE/M2032 小型多功能脉冲多普勒火控雷达，能同时跟踪八个空中目标，扩大了飞机的空空攻击范围，可探测 60 公里以外的目标。为克服由改装而带来的飞行阻力，换装了一台推力在 7,000 公斤以上的涡喷-13FII 型发动机。此外还加装改装了雷达冷却系统、交流电系统、视频记录系统、飞行参数记录系统、外挂物管理系统和 GPS 导航系统。作为验证机，歼-7FS 拆除了机身两侧的两门机炮，以腾出其他设备的空间和减轻自身重量。
1996 年 8 月，歼-7FS 型飞机的研制全面展开，总设计师由陆英育担任。到 1997 年 6 月完成全部图纸一共只用了 10 个月，随后也顺利地完成了工艺准备和工艺装备制造、零件生产、飞机改装以及各项地面试验。新设计的前机身最大限度地采用了 CAD/CAM 技术，飞机的外形数学模型、三维机械加工、平面钣金框数据等首次通过计算机网络直接由设计部门传输到制造部门，从而提高了劳动效率和产品质量。由于歼-7FS 飞机的前机身为下下颌式进气结构，进气道唇口和侧壁的零件在制造上比较困难，特别是侧壁与唇口的联接部位是成飞公司生产过的形状最为复杂的蒙皮，在工装和设备上采取了许多措施终于使蒙皮成形合格。歼-7FS 的研制全面采用了并行工程，整个改装共新制零组件 2,100 项、新研制及改进成品设备 27 项，并进行了 34 项地面试验，只用了一年的时间就完成了全部改装任务。1998 年 6 月 8 日，在试飞员钱学林的驾驶下歼-7FS 飞机首飞成功。由于歼-7FS 仅仅是技术验证机，因此只生产了两架份的前机身部件，一架改装在 139 号飞机上进行试飞，另一个前机身部件则用于进行静力试验。