1979年，和整个国家一样，中国航空工业终于从文革的混乱中抬起头来“开眼看世界”。这一年，歼-8基本型战斗机在历经10年试飞后终于艰难定型，但该机不仅仍然不具备全天候作战能力（也被称作歼-8白天型，简称歼-8白），且可靠性不佳，连进行战斗训练都勉强，更无法用于作战。

紧急增加204型雷达等设备，勉强具备全天候作战能力的歼-8I型于1981年首飞，并将落后的30mm航炮改为双管23mm航炮，于1985年设计定型投产（同年，苏-27在苏联空军服役）。但由于歼-8I的性能也已经严重落后，最后歼-8白和歼-8I一共只生产了83架。目前这批飞机绝大多数均已退役。

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此时国产三代机还遥遥无期，而采购西方先进战机的计划却又流于纸面，因此对歼-7和歼-8平台的进一步改进也是那个年代空军无可奈何的选择。通过从罗马尼亚获得的米格-21MF，611所研制了歼-7III，而601所则在歼-8基础上改用两侧进气布局，以获得更大的机头空间安装火控雷达。

这个早期被称作歼-8大改的方案很快得到了歼-8II的命名，并于1984年完成了首飞，1988年设计定型。依靠两侧可调式进气道和推力更大的WP-13AII发动机，在高空高速性能上基本维持了歼-8基本型的指标（带2枚空空导弹时可以达到M2.2的最大平飞速度），中低空机动性有一定的改善。

由于配套的霹雳-4型导弹研制进度滞后，208型雷达未采用脉冲多普勒体制缺乏下视下射能力等原因，歼-8II 01批次仍未实现超视距作战能力。因此这批飞机仅少量生产，并未装备部队。为了提高歼-8II的作战性能，80年代后期我国和美国开启了著名的“八二工程”（美称“和平珍珠”）。

作为一款过渡时期的装备，歼-8III在国内相关技术储备最薄弱的动力环节选择过于大胆，“新机配新发”堪称“冒天下之大不韪”，而在总体气动、以及航电、材料等子系统方面的选择又偏保守。这个型号发展的最终失败，也为歼-8后续型号的改进方向敲响了警钟。

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“八三工程”在航电火控系统方面的积极探索仍然为歼-8II系列的后续发展积累了经验，解决了歼-8II超视距空战的难题。1995年，歼-8II 058号原型机在西北靶场首次超视距发射A弹击落靶机，终于实现了三十年前研制歼-8时提出的超视距作战能力。而此时，第二批苏-27战机已即将装备。

1995年，歼-8D的出现则是歼-8II（此时改称歼-8B）的一个相对实用的改进方案。面对我国当时在南海地区空中力量完全无存在感的现状，在歼-8基础上增加空中加油能力成了最现实的选择。该机在经过一次空中加油后作战半径能延伸到1200km，另外歼-8D在机载航电系统上也有升级。

虽然技术上仍不够先进，但歼-8D仍是90年代后期中国空军依靠国内航空工业能获得的最好的战斗机。受限于A弹数量不足和208雷达性能的落后，歼-8D基本不具备实用的超视距空战能力，但其雷达毕竟能赋予霹雳-8导弹更大的射击包线，在全天候作战能力上比没有雷达的歼-7E强。

1999年，随着国产1471型雷达（歼-8III配套装备）在歼-8B平台上逐渐成熟，而霹雳-11导弹也进入研制最后阶段，601所遂在歼-8D的基础上推出了加装这一超视距组合，并改装综合电子战设备和推力更大的WP-13B发动机的歼-8H。2000年首飞，2004年定型（和歼10同年）并少量生产。