1982 年初，国家启动 “新歼” 研制项目，沉阳飞机设计研究所基于歼 13 的边条翼技术方案，深入开展新歼方案的深化研究。1982 年 2 月 16 - 25 日，国防工办与航空工业部于北京召开新歼研制方案评审会，明确 “新歼” 定位为第三代战斗机，性能要求超越歼 8II，接近 F - 16 且优于米格 - 23，以抗衡国外现役装备。会上，沉阳所介绍了边条翼布局方案，成都飞机设计研究所则展示了鸭式布局方案。此后，成都所经大量试验，确定了歼 10 放宽静稳定度的近距耦合鸭式布局气动方案，并于 1987 年完成飞机初步设计任务。随后，航空工业部召开歼 10 飞机结构初步设计方案工艺分析会，确定重大设计制造关键技术问题，开展关键技术攻关。经过多轮协调，确定了总体方案，相继完成结构设计、飞控系统、机电系统、航电系统等顶层设计工作。
1991 年 8 月 30 日，在成都所和成飞的共同努力下，歼 10 全尺寸金属样机在成飞试制成功，这是歼 10 研制进程中的重要里程碑。当时，海湾战争刚结束不久，空军司令员王海、副司令员林虎率领各大军区空军司令员前来参观。面对歼 10 鸭式布局、腹部进气、水泡式座舱盖、翼身融合、弯扭折复杂外形机翼的新颖设计，将军们感慨：海湾战争让我们大开眼界，这正是我们期盼多年的飞机！江泽民、胡锦涛、朱镕基、温家宝等党和国家领导人先后视察歼 10 研制工作，江泽民总书记称赞其 “在某种情况下比原子弹都重要”。
研制过程中，歼 10 面临诸多技术难题。主起落架采用 “外八字” 形状，解决缓冲器伸缩中的防卡滞问题成为技术难点。国外某公司开价 265 万美元（按当时汇率约 2000 万元人民币），项目难以承受。成都所与贵航 150 厂携手合作，艰苦攻关，成功攻克这一难关。歼 10 在垂尾、前翼、方向舵等大构件上采用复合材料结构，成都所在相关单位的协作下，历经 9 年技术攻关，突破了复合材料结构设计、制造及试验技术，完成了歼 10 复合材料件的研制。因选用国产涡喷发动机受阻，歼 10 决定换装俄罗斯涡扇发动机，成都所对涉及的部件和系统重新发图。1993 年，中国航空工业总公司在成都所召开评审会，冻结了飞机技术状态。1994 年，飞机结构设计、系统设计和地面设备图样发出，成飞开始原型机试制，成都所派出 “跟产队” 配合。1996 年，歼 10 完成部装，进入总装阶段。1997 年 6 月 2 日，首架歼 10 原型机下线，中央军委副主席刘华清到场剪彩。同年 10 月 24 日，02 架飞机在陕西耀县的航空强度研究所通过全机 67％设计载荷静力试验，满足首飞条件。
然而，首架原型机在发动机地面试车时出现问题。首次试车推力达 90％时，发动机叶片损坏，经检查是机体加工残留的金属屑被吸入所致。成都所和成飞紧急清理可能产生多余物的部位，几天后第二次试车，推力达 94％时，又出现进气道损伤和发动机叶片部分损坏。成都所重新发图封堵与进气道相通的舱位，成飞进行全面排查，第三次试车终于成功。1997 年年末，成都所和成飞完成数十项试验，为歼 10 首飞创造了条件。
1998 年 3 月 23 日，试飞员雷强驾驶歼 10 在成都温江机场首飞成功。这是研制全线 多年协作创新、艰苦努力的成果，也是中国航空工业的重要标志。歼 10 研制涉及 100 多个参研单位，20 多个部委参与其中，充分体现了全国大协作的力量。
首飞之后，歼 10 的定型之路充满坎坷。由于更换涡扇发动机，后机身尺寸加粗，阻力增加，且涡喷改涡扇后速度特性和推力存在差异。宋文骢总师果断决定采取后机身修形设计，将内侧副翼作动器半埋、减少飞机表面 “猫耳朵” 截面积、提高飞机表面加工质量等措施。杨伟副总设计师与成飞进行多轮协调，最终统一认识，改进后的飞机得以试制生产。
2000 年起，按照 “加速试飞、加快定型” 的决策，歼 10 设计定型试飞在阎良、成都等地展开。2002 年初，飞机转场至西北空军某试验基地进行高强度集中试飞，完成高难度、高风险试飞科目。由于新成品占比超 65％，试验和试飞中故障频发，研制团队逐一归零，确保飞机达到设计指标。2003 年初，中央军委决定歼 10 提前投入批量生产并交付部队使用，开创了我国战斗机研制的先河。
2003 年 12 月 26 日，杨伟担任总设计师的歼 10 双座战斗机首飞成功。该机突出教练功能，设置前后两个座舱，保持了与单座飞机相当的性能、飞行品质和操纵特点。歼 10 交付部队试用后，相继完成大迎角试飞、低空大表速试飞、导弹靶试、空中加／受油试飞、电子对抗试飞、敌我识别器试飞等课目。其数字式电传飞控系统试飞未摔飞机，标志着我国掌握了这一关键技术。经过 5 年多的努力，歼 10 攻克 30 多个试验试飞难点。2004 年 4 月 13 日，歼 10 通过设计定型审查，7 月，国务院、中央军委军工产品定型委员会批准定型。历经 20 年的研制，中国航空工业成功向祖国交付了歼 10。
2006 年 12 月 29 日，新华社、中央电视台披露歼 10 批量装备部队，形成作战能力。歼 10 实现了中国军机从第二代向第三代的跨越，性能先进，具备制空和中低空空中支援、对地攻击能力。研制过程中，突破了先进气动布局、数字式电传飞控系统、高度综合化航空电子系统、计算机辅助设计制造等关键技术，带动了中国航空科学技术的全面进步。2007 年，歼 10 荣获国家科技进步奖特等奖。2008 年 11 月 4 日，歼 10 首次亮相珠海航展，以精彩的飞行表演展示了优异性能，成为航展亮点。
宋文骢为歼 10 的成功立下汗马功劳。他 1954 年进入哈尔滨军事工程学院学习，后在沉阳飞机设计研究所参与摸透米格 - 21 和设计歼 8 的工作。1970 年调入成都飞机设计研究所，先后担任歼 7II 和歼 10 总设计师，2003 年当选中国工程院院士。他为中国航空事业奋斗一生，为歼 10 的成功付出了巨大心血。
歼 10 基本型成功后，中国航空工业对其进行系列化改进改型。歼 10 表演机于 2010 年列装八一飞行表演队，多次飞出国门展示性能。歼 10B 是 “三代半” 战机，其矢量推力验证机在航展上展示了过失速机动动作。歼 10C 配装先进航电和武器，具备制空和精确打击能力。从歼 10 双座开始，杨伟担任系列发展型号总设计师，带领团队采用新技术，提升了飞机的综合作战能力。
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