歼-8Ⅱ换装了两台涡喷-13A双转子发动机，单台推力6600千克。发动机推力的提高，可提高飞机的中低空机动性，也使起飞着陆性能得到改善;外挂增加至七个，可悬挂多种武器或副油箱，使飞机具有全天候拦射能力并兼有对地攻击能力，并装备了雷达制导的中程拦射导弹。前起落架后装一门23mm双管炮。机尾下部安装可折叠腹鳍，结构与米格-23相当类似。歼-8Ⅱ单价约3500万人民币。
在歼-8Ⅱ的机体材料方面也有较大突破。625所按计划在飞机垂尾和1至5框段前机身采用复合材料结构，这是中国首次在自行设计的歼击机上大面积使用复合材料。该所还为批生产机种提供制件，使飞机减重近30%，同时配套的防雷击、防静电火焰喷铝技术也达到了国际先进水平。为此625所在1985年荣立首飞集体功。
性能
歼-8Ⅱ(北约代号：长须鲸)最初的研制目的就是执行空中截击任务，当时针对的对象都是苏联高速的“图”系列轰炸机和各种战斗机，为此歼-8Ⅱ优先配装北方的空军部队。随着苏联解体，世界局势的转变，歼-8Ⅱ的作战方向逐步南移。近几年歼-8Ⅱ在南海、东海频繁与美军侦察机对峙，险情不断，终于在2001年04月01日发生了撞机事件。此事中美评述不一，但可以肯定的是，首要原因是美军侦察机抵近中国沿海侦察。下图就是美军EP-3E侦察机在以往侦察活动中拍摄到的前来拦截的我军歼-8Ⅱ飞机的照片，此照片在撞机事件后曾被美军作为“中国飞机飞得太近”的证据。据美军称，在以往的拦截中，王伟曾经向EP-3E上的美军飞行员举起一张写有自己EMAIL地址的纸张。这张照片还披露了中国仿自以色列“怪蛇”导弹的PL-8近距空空导弹。
于是中国也索性大量发表了歼-8Ⅱ携带PL-8的照片。到了21世纪，中国主力战斗机歼-8Ⅱ公开亮相时，仍只配有红外近距格斗空空导弹，鲜有携带中距雷达制导导弹的图片或者视频公布，可谓中国空空导弹事业的悲哀。但相信中距弹已经部分装备部队，只是数量和保密制度的问题。但反过来想，由于歼-8Ⅱ的数量也不算太多，实际上国产战斗机超视距空战能力仍处于起步阶段。
歼-8Ⅱ也具有一定的对地攻击能力，实际上歼-8Ⅱ刚公开时，图片上的歼-8Ⅱ常常挂着诸多的航弹和火箭弹。其对地攻击武器包括普通航弹和火箭弹，以及部分新型对地武器，近年沈阳飞机公司为了更有效的发掘歼-8Ⅱ的潜力，打开外销渠道，独自出资研制了歼-8ⅡM。对比原型，歼-8ⅡM的技术水平有了大幅度的飞跃，其突出的标志是：
先进的火力控制系统：歼-8ⅡM使用了俄罗斯ZHUK(即“甲虫”，下图)火控雷达，还采用了GPS导航系统、新型任务计算机、雷达告警装置等。据称ZHUK雷达的搜索距离为80千米，跟踪距离50千米，具有多种工作模式和下视能力，可同时跟踪10个目标，攻击其中2个目标。火控系统采用1553B总线连接。该机可使用俄罗斯R-27半主动雷达制导导弹，这是公开展示的第一种具有中距作战能力的歼-8Ⅱ系列歼击机。
到了2004年珠海航展，沈飞表示歼-8ⅡM已经改装国产某型号脉冲多普勒火控雷达，可使用SD10等国产武器。该新型国产雷达比起以往的国产雷达，性能有大幅提高：对RCS为3平方米的目标，上视大于75km，下视大于45km。下视能力和对地能力比台湾IDF的APG-67F“金龙”要强，海I方式大于100km(50平方目标)，海Ⅱ大于80km，而且该雷达能同时探测跟踪10个目标。2005年北京航展，全新改进的歼-8ⅡM是在歼-8F的基础上改进而来，雷达具体可选用JL-10A或者1492型，可发射SD-10主动雷达制导导弹以及反舰导弹。发动机采用涡喷-13最新改进型号，不考虑涡喷-14“昆仑”。指导思想为走低成本路线，争取尽快打开外销市场。据称沈飞人员表示该机还是不如台湾的IDF，但是比F-16A作战能力能好一些，但机动性不如F-16。站长认为这主要是因为早期的F-16并不具备使用中距空空导弹的威力。
