为了能够增加歼-7飞机在国内的采购，同时也为了能更好地拓展出口军机市场，成都飞机工业公司决定自筹资金进行歼-7新型飞机的研制。由于该项目没有国家的投资，研制和生产都将会面临巨大的风险。1996年8月，成都飞机工业公司和西北工业大学、黎阳发动机公司、中国航空附件设计研究所、济南特种结构设计研究所、成都航空仪表公司、陕西凌云电器总公司、西安北方光电有限公司、陕西千山电子仪器厂共九个单位采取自筹资金、自愿联合、自担风险的方式签订了项目风险投资协议，共同进行歼-7新型预研验证飞机的研制以开发市场，这也是国内军工企业自主合作研制的第一个军品项目。

预研验证机主要用于对歼-7F型飞机相关的前机身更改、下颌进气道、大推力涡喷发动机以及雷达电子系统等关键技术进行验证，以保证飞机的研制能够顺利进行。为了节省研制费用，预研验证机并没有全新制造，而是在成飞公司自用的139号歼-7II型飞机机体上进行改造而成的，被称为歼-7FS型飞机，编号里的“S”代表“试验”的意思。

为了尽可能减少改装量，没有对139号飞机的机身结构进行大幅度改动，而是只改造了前机身第1框至11框之间的一段。下颌式进气道的截面为椭圆形，中间有一块隔板将进气口分隔分为两个进气管道，分别向后延伸与座舱后原机的进气道段相衔接。进气口略微有一点前掠，整个机头的截面积只有少量增加。机头的雷达罩较短粗，空速管安装在雷达罩的头部。机载雷达首先选用了以色列的LE/M2032小型多功能脉冲多普勒火控雷达，能同时跟踪八个空中目标，扩大了飞机的空空攻击范围，可探测60公里以外的目标。

为克服由改装而带来的飞行阻力，换装了一台推力在7，000公斤以上的涡喷-13FII型发动机。此外还加装改装了雷达冷却系统、交流电系统、视频记录系统、飞行参数记录系统、外挂物管理系统和GPS导航系统。作为验证机，歼-7FS拆除了机身两侧的两门机炮，以腾出其他设备的空间和减轻自身重量。

1996年8月，歼-7FS型飞机的研制全面展开，总设计师由陆英育担任。到1997年6月完成全部图纸一共只用了10个月，随后也顺利地完成了工艺准备和工艺装备制造、零件生产、飞机改装以及各项地面试验。新设计的前机身最大限度地采用了CAD/CAM技术，飞机的外形数学模型、三维机械加工、平面钣金框数据等首次通过计算机网络直接由设计部门传输到制造部门，从而提高了劳动效率和产品质量。一直被军迷津津乐道的是歼-7FS放弃原机头进气方式，改变为下颌式进气，这种进气方式与美国的A-7“海盗”攻击机类似。

歼-7FS的研制全面采用了并行工程，整个改装共新制零组件2，100项、新研制及改进成品设备27项，并进行了34项地面试验，只用了一年的时间就完成了全部改装任务。1998年6月8日，在试飞员钱学林的驾驶下歼-7FS飞机首飞成功。由于歼-7FS仅仅是技术验证机，因此只生产了两架的前机身部件，一架改装在139号飞机上进行试飞，另一个前机身部件则用于进行静力试验。

2001年2月，歼-7FS试验机完成初步试飞，之后飞机又换装了双三角翼和整体圆弧风挡，垂尾加高了0.25米，顶端的后掠角略有减小，改进后的歼-7FS涂装也由红白条纹改为了黄绿色迷彩图案。歼-7FS后来还承担了与巴基斯坦合作研制的FC-1战斗机的雷达和火控系统的试飞，同时这些雷达火控设备都能够安装在歼-7F方案上，可以作为选型的参考。2003年初，歼-7FS型飞机完成全部试飞科目，实现了原定的前机身更改、下颌进气道、涡喷-13FII型发动机、雷达电子系统等的技术验证任务。尽管当初设想的歼-7F没有能研制下去，但歼-7FS试验机后来被用来作为成飞公司对新雷达和航空电子技术系统的初选飞行试验平台，继续发挥自己的作用。歼-7FS真正意义不在于生产新机，而在于改装——它探索了一条代价很小、但却能赋予整个歼-7机群乃至米格-21超视距作战能力的道路，同时不必付出性能下降的代价。