20世紀90年代以來，中國空軍開始由國土防空向攻防兼備轉變的轉型，軍方要求新型作戰飛機具備多用途能力，為此空軍裝備了中國產的殲轟-7A殲擊轟炸機。中國研製的殲轟-7A具備結構簡單、造價低、低空性能好、航程遠、載彈量大的特點，在配備了國產晝夜全天候攻擊系統和防身防區外攻擊系統之後，對於現代防空系統仍舊具備較強的突防能力，但是它的缺點就是空戰自衛能力差，難以達到空軍要求的多用途作戰的要求。
針對殲轟-7A存在的問題，中國空軍又從俄羅斯引進了蘇-30MKK殲擊轟炸機，與殲轟-7A相比，蘇-30MKK不但具備載彈量大、航程遠、低空攻擊能力強的優點，還具備較好的空戰能力，特別是它配備有R-77E主動雷達制導空空導彈，是中國空軍第一種具備這種能力的作戰飛機。不過在使用過程之中，中國空軍也發現蘇-30MKK存在發動機推力不足、機載雷達性能較低、晝夜全天候精確打擊能力不足等諸多缺點，需要彌補。於是殲-16就在這種需求下出現。
殲-16型殲擊轟炸機的圖片出現，外界注意到它機身的編號是1612，是一架量產原型機，表明殲-16即將進入批量生產階段。
2014年5月新一批殲16戰機交付中國空軍使用。新款殲16將採用部分四代機技術。
2015年12月中國沈飛公司研製的殲-16電子戰型飛機已經實現首飛。殲-16電子戰型的主要改進之處是取消了包括機關炮在內的許多設備，增加了電子對抗用的相關設備。該機採用類似美國EA-18G裝備的新型APG-79有源相控陣雷達，具備電子戰能力。從外形上看，該機兩側翼尖上安裝的吊艙從前到後各有4個刃狀天線，可以推測這一吊艙的作用和美國EA-18G“咆哮者”翼尖吊艙類似，具備寬頻信號感知和識別功能[2]。
殲-16電子戰型飛機的另一個重要改進之處在於採用增推型太行發動機（WS-10B），推力可達13噸，這可以保證殲-16電子戰型飛機在掛載大量武器彈藥和電子吊艙後仍有較強的機動能力，必要時可以進行自衛空戰。
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