Vào cuối những năm 1980, Không quân Trung Quốc lâm vào tình trạng khủng hoảng lực lượng khá nghiêm trọng, những tiêm kích chủ lực lúc đó như J-7 (biến thể sao chép từ MiG-21), J-8, Q-5 tỏ ra quá lạc hậu so với tác tiêm kích hiện đại của phương Tây.
Đặc biệt, việc Mỹ cho ra đời tiêm kích F-16 và Nga là tiêm kích MiG-29 đã khiến Trung Quốc lo sốt vó bởi họ không có tiêm kích nào có khả năng tương tự. Trước sự kiện này, vào năm 1988, đích thân lãnh đạo Trung Quốc lúc đó là Đặng Tiểu Bình đã chỉ thị phải phát triển một máy bay bản địa nhằm trung hòa mối đe dọa này.
Chương trình được chỉ định là Dự án số 8610 (J-10), quá trình phát triển bản thiết kế sơ bộ được giao cho Viện thiết kế 611. Trong giai đoạn này, mối quan hệ với Liên Xô còn nhiều căng thẳng nên chương trình gần như dậm chân tại chỗ do không nhận được sự trợ giúp về công nghệ từ Moscow.
Đến những năm 1990, vận may đã đến với Trung Quốc khi Israel đồng ý chuyển giao bản thiết kế hình dáng khí động học cùng phần mềm điều khiển bay của chương trình tiêm kích Lavi đã bị hủy bỏ do áp lực của Washington. Bên cạnh đó, Pakistan cũng “đáp lễ” các hoạt động trợ giúp về công nghệ hạt nhân từ Trung Quốc bằng một chiếc F-16 để nghiên cứu.
Mối quan hệ giữa Trung Quốc và Israel kéo dài không lâu, đến tháng 12/1991, dưới áp lực của Mỹ, Israel buộc phải ngừng mọi sự hợp tác và chuyển giao công nghệ cho Trung Quốc khi các mẫu thiết kế về động cơ PW1120 và hệ thống radar vẫn chưa được chuyển giao.
Những tưởng khó khăn sẽ tiếp tục cản trở Trung Quốc nhưng sự kiện Liên Xô tan rã đã đem lại vận may mới cho họ. Trong lúc kinh tế còn khó khăn, Nga đã đồng ý bán động cơ phản lực AL-31F cùng trợ giúp về thiết kế radar để Trung Quốc hoàn thiện J-10.
Mẫu thử nghiệm đầu tiên của J-10 được cho là hoàn thành vào năm 1995, tuy nhiên, một tai nạn nghiêm trọng đã khiến toàn bộ chương trình bị đình chỉ để kiểm tra lại. Mãi đến năm 1998 chương trình mới được khởi động lại, các thử nghiệm với J-10 được kéo dài cho đến năm 2003. Tiêm kích J-10 chính thức được biên chế trong Không quân Trung Quốc từ năm 2004 nhưng mãi đến năm 2007 nó mới chính thức được giới thiệu.
J-10 có thiết kế cánh tam giác liền đuôi cùng với 2 cánh mũi tương tự như tiêm kích JAS-39 Gripen của Thụy Điển hay EF-2000 Typhoon của châu Âu. Thiết kế khí động học của J-10 rất giống với tiêm kích Lavi đã bị hủy bỏ của Israel, mặc dù Trung Quốc luôn phủ nhận điều đó.
Biến thể đầu tiên J-10A có thiết kế cửa hút không khí cho động cơ hình chữ nhật nằm dưới buồng lái, cửa hút không khí có một khoảng hở so với thân máy bay. Các kỹ sư Trung Quốc đã gia cố nó bằng cách sử dụng 6 thanh kim loại nhỏ gắn vào thân máy bay. Tuy nhiên, mức độ gắn kết cũng như là "gắn tăm vào đất sét", nhất là khi máy bay bay với tốc độ cao.
Thiết kế này tạo ra một khoảng trống lớn giữa cửa hút khí và phần thân trước khiến máy bay dễ mất ổn định khi bay tốc độ cao. Điểm yếu này đã được khắc phục trên biến thể J-10B bằng kiểu cửa hút khí khuếch tán siêu âm (DSI). Nhưng kiểu cửa hút không khí này lại khiến máy bay mất ổn định và đòi hỏi có phầm mềm điều khiển bay hiện đại.
Buồng lái của J-10 có thiết kế dạng bong bóng giúp phi công có tầm nhìn tốt hơn, J-10 có một buồng lái “nhà kính” hoàn toàn với 3 màn hình LCD đa chức năng, màn hình hiển thị HUD cùng một mũ bay tích hợp được quảng cáo là tốt hơn loại mũ bay tích hợp trên Su-27 xuất khẩu cho Trung Quốc.
J-10 được trang bị hệ thống điều khiển bay “fly-by-wire” với 4 kênh tín hiệu. Do J-10 có thiết kế khí động học không ổn định nên được trang bị thêm hệ thống kiểm soát bay FCS. Hệ thống này sẽ khắc phục các lỗi về khí động học cũng như hạn chế phi công thực hiện các động tác vượt ngoài sức chịu đựng của máy bay.
Loại radar trang bị trên tiêm kích J-10 cũng khá mơ hồ, có thông tin cho rằng tiêm kích này sử dụng radar KLJ-10 tự sản xuất, có nguồn lại nói J-10 sử dụng radar N010 Zhuk của Nga, gần đây lại có thông tin cho rằng J-10 sử dụng radar KLJ-3 được phát triển trên cơ sở radar EL/M-2032 của Israel.
Tầm phát hiện mục tiêu của radar KLJ-3 ở chế độ không đối không khoảng 100km, chế độ không đối hải khoảng 130km với mục tiêu cỡ tàu khu trục trong điều kiện không bị gây nhiễu. Radar này có khả năng theo dõi 10 mục tiêu và tấn công từ 2-4 mục tiêu cùng lúc.
Một số nguồn tin khác lại cho rằng Trung Quốc đang phát triển một radar quét mạng pha điện tử chủ động AESA để trang bị cho biến thể J-10B. Dự kiến Trung Quốc sẽ mất khoảng 8 năm để hoàn thiện loại radar này trong khi đó Mỹ và Nga và một số nước khác đã đưa vào biên chế các radar AESA tối tân.
J-10 có 11 điểm treo vũ khí dưới cánh với tổng tải trọng tối đa 6 tấn bao gồm các tên lửa không đối không tầm ngắn PL-8, PL-9, tên lửa không đối không tầm trung PL-11, PL-12, bom có hoặc không có điều khiển, tiêm kích này được vũ trang một pháo nòng kép 23mm.
Biến thể J-10A với đầy đủ vũ khí. J-10 thực sự là một ẩn số lớn đối với thế giới.
Tiêm kích J-10 được trang bị 1 động cơ phản lực AL-31F của Nga, một số biến thể sản xuất về sau được trang bị động cơ WS-10 do Trung Quốc sản xuất nhưng chất lượng của động cơ này không cao và hoạt động không ổn định. J-10 có tốc độ tối đa Mach-2 ở độ cao lớn, bán kính chiến đấu với nhiên liệu nội bộ chỉ khoảng 550km.
Tính đến năm 2012 có khoảng 270 chiếc J-10 đã được đưa vào sử dụng trong biên chế Không quân Trung Quốc. Mặc dù, Su-30MKK/MK2 mới là những tiêm kích hiện đại nhất của Trung Quốc nhưng J-10 lại là “con cưng”, là "xương sống" của lực lượng không quân nước này.
Từ khi chương trình tiêm kích J-10 được khởi xướng cho đến nay, đã có ít nhất 4 vụ tai nạn nghiêm trọng nhưng thông tin về các vụ tai nạn này luôn bị nhà cầm quyền Trung Quốc bưng bít một cách rất chặt chẻ. Có rất nhiều điều bí ẩn đằng sau những vụ tai nạn của tiêm kích J-10.
Mặc dù đặc tính kỹ thuật của tiêm kích J-10 vẫn còn là một ẩn số nhưng tiêm kích này đã tạo ra một cột mốc quan trọng đối với công nghiệp hàng không quân sự Trung Quốc. J-10 tỏ ra phù hợp với vai trò là một tiêm kích bảo vệ không phận, nó thiếu khả năng tấn công tầm xa, khả năng tấn công mặt đất cũng chỉ là thứ yếu.
