歼-1 3飞机的设计酝酿始于1971年底，当时，根据六院的指示由601所着手研究下一代歼击机方案。601所根据我国空军歼击机主力机型歼-6已经落后的情况，认为应研制接替歼-6的空战歼击机，作为8 0年代的空军主力战斗机。
带着这一设想，601所派人于1972、1974年两次去空军、海军1 2个部队进行调查研究，新歼击机的设想得到空军、海军领导机关的赞同。1974年初，空军以（7 4）司作字0 1号文较全面地提出了歼-6后继机的战术技术要求。1975年冬，空军有关部门又与设计部门反复讨论，正式拟定了歼-6后继机的战术技术要求。
1976年1月26日，空军向总参谋部上报了《关于歼-6后继机的主要战术技术要求》的请示，要求研制一种突出中、低空机动性的歼击机，作为歼-6的后继机。4月24日，中央军委常规武器装备发展领导小组批复空军：“原则同意所提歼-6后继机的主要战术技术要求。请国防工办将此机列入重点研制计划，尽快组织有关单位进行‘三结合’的战术技术论证，尽早提出研制方案报批。”批复指出：“针对苏修、美帝在航空兵器上采取以低空突防为主的发展趋势，如苏修的‘逆火’、苏-1 9和美帝的B-1、巡航导弹等，都适合低空作战，而使用速度主要是跨声速。为此，歼-6后继机必须突出中、低空跨声速机动格斗性能，具备消灭上述目标的火力和手段，并有比歼-6大的作战半径和良好的操纵、起降性能。对机场的要求应尽量低。至于高空高速性能和设备自动化程度，不作过高要求。”
飞机的主要性能：“带副油箱转场航程在2000千米以上，作战半径不小于400千米，最大马赫数不小于1.8，主要作战使用马赫数0.7～1.5，低空（500米）能达到马赫数1.0，最大允许使用表速1200千米/小时，最小机动表速320～350千米/小时。”“飞机带副油箱时应能带两发空空导弹或火箭筒。”“不挂副油箱时应能增挂导弹、火箭或其他武器。”“空空导弹应适合中、低空跨声速格斗要求。挂弹设备还可使用霹雳-2、霹雳-3和霹雳-5导弹。”“飞机在必要时能携带炸弹。”“光学瞄准具、通信导航设备，应与飞机的性能相适应。”“机上应安装电子干扰设备及警戒系统。”这种歼-6后继机就是歼-1 3飞机。5月1 0日，601所提出了歼-13飞机设计及采用一台涡扇6加力涡轮风扇发动机的方案，并开始进行风洞试验和翼型选型、进气形式选择和动力装置选配试验。
在方案论证过程中，最大的问题是缺乏合适的发动机，对有可能选用的发动机，技术人员意见不同。为此，于1976年6月，三机部专门召开了歼-6后继机动力装置选择论证会。1976年底，常规装备发展领导小组正式批准采用一台涡扇6加力风扇发动机。
1976年9月，三机部在沈阳召开了歼-6后继机武器火控系统座谈会，通过和空军、海军、四机部、五机部以及有关厂所和部门座谈讨论，初步确定了歼-6后继机的武器、火控系统配置方案。1976年11月的一次会议上，又对机载电子设备进行了讨论。
在方案论证、审查过程中，自1973年起，进行了多种气动布局的风洞试验，达3000多次；自1974年起，对20多种机翼结构设计方案进行了强度和气动弹性计算；自1975年，下厂征求工艺员和工人的意见，对方案进行了调整和修改；1976年以来，又和621所（现中航工业北京航空材料研究院）、625所（现中航工业北京航空制造工程研究所）以及冶金部进行了材料选用和工艺方案的讨论。
1977年6月1～11日，三机部在北京召开了歼-13飞机论证会。国家计委，国防工办总参装备部，空军，海军，航定委，一、四、五机部，冶金、石油、轻工部，建材总局等7 1个单位256名代表参加了会议。王震同志参加了会议。会议认真审查方案之后认为“飞机的总体方案是先进可行的，经过努力是可以实现的”。
1978年8月，从国外引进了米格-23МС飞机，以601所、112厂为主进行了全面的技术分析，其发动机Р-29主要由410厂分析。
1979年1月15日,空军向总参谋部上报《1978～1985年空军装备科研规划》中提出：1981～1985年的科研重点是歼-13飞机、新强击机、轰-7飞机及与其配套的电子、武器火控装备等。
1979年3月1 0日，三机部下达了开展歼-1 3飞机选用涡喷1 5（Р-2 9）发动机方案论证的通知。601所经过计算，歼-13改用涡喷15发动机，使飞机某些性能提高，发动机的现实性和把握性也比较大。
1979年5月1 2日，军委科学技术装备委员会办公室会同国防工办、总参装备部召开调整装备体制会议，对1985年前陆军、海军、空军主要战斗装备体制进行了研究调整。会议决定对空军原装备体制中新研制的装备共4 1项（重点1 0项），调整为推迟11项，其中就包括歼-13为歼-7大改让路。7月5日，空军修订上报总参谋部的《空军专用装备七年（1979～1985）规划》中，决定对歼-1 3要重新论证，抓紧研制工作。1 0月9日，在沈阳召开了歼-13装涡喷15发动机方案论证会。
1980年3月8日，空军党委常委讨论空军主要装备体制调整问题，认为对国防工业要有一个恰如其分的估计，如果歼-7大改都搞不出来，直接去搞歼-1 3、歼-9不现实，困难更大。歼-1 3性能应接近F-1 6，可在1986年以后设计定型。
1980年5月，由于涡扇6发动机下马，总参谋部和国防工办正式批准歼-1 3改用米格-23МС飞机配装的P-29-300发动机，即涡喷15发动机。但后来由于空军对装备发展规划的调整以及缩短新机研制战线等原因，1981年3月以后，歼-1 3停止了研制。历时1 0年，直接研制费1221万元。
歼-1 3歼击机的主要制约因素在于其发动机。一开始，歼-13拟采用一台英制斯贝MK202涡扇发动机（单台加力推力9300千克力）的国产型涡扇9（WS9），但因推力不能满足需要而改用推力为12200千克力的涡扇6（WS6）发动机。不久从国外引进了米格-2 3，又决定改装米格-2 3所用的Р-2 9，国产型也称涡喷1 5的涡轮喷气发动机，但后来都未能付诸实施。同期同量级的美制战斗机F-16所采用的发动机推重比达到8，而我国的歼-1 3所采用的发动机，小的竟只有5.2，大的不过6.5。与美制发动机存在着根本的、巨大的差距。由于发动机的成功，美制F-1 6后来成了一款成功的、优秀的北约制式战斗机。而同是新研制的歼击机，歼-1 3气动外形设计优秀，不但没有量产，甚至在原型机还未制造出来就已经夭折，颇令人扼腕。■
性能数据（设计值）
类 型：单座单发超声速歼击机
尺 寸：翼展10.4米，机长17.48米（不计空速管），机高5.552米，机翼面积33.8米2
重 量：正常起飞重量1166 0千克，空机重量8078千克，燃油重量3000千克
动力装置：1台涡扇6乙涡轮风扇发动机，单台加力推力12200千克力
性 能：最大平飞马赫数2.0～2.45，最大转场航程2340千米，最大爬升率254米/秒
武器装备：固定武器为1门30-1航炮，备弹80发；1门23-1航炮，备弹120发；机翼挂架可挂霹雳-2红外制导空空导弹
