Сборка опытной машины завершилась в мае 1980-го, и почти сразу начались ее летные испытания. Во время одной из скоростных пробежек, 25 июня, в результате возгорания двигателя истребитель взорвался. Причиной пожара стал разрыв трубопровода и попадание масла на двигатель. Пришлось машину дорабатывать (на последующих опытных самолетах была значительно модифицирована гидросистема) и в апреле 1981-го состоялся первый полет J-8I. Программа летных испытаний завершилась в ноябре 1984-го, а спустя год в июле всепогодный истребитель-перехватчик приняли на вооружение. В вариант J-8I модернизировали часть самолетов J-8. Всего ВВС Китая получили 100-150 J-8I, производство которых завершилось в 1987-м.

К 1991 года китайские военно-воздушные силы располагали более чем 200 истребителями J-8 и J-8-I. Особенности компоновки самолета J-8-I не позволяли установить на истребитель более мощную РЛС с крупногабаритной антенной. Возникла необходимость в коренной модификации носовой части истребителя и применении боковых воздухозаборников. Кроме того, появление за рубежом машин четвертого поколения, имеющих повышенную маневренность, требовало дальнейшего улучшения маневренных характеристик китайских истребителей.

Дальнейшим развитием самолета стала модификация J-8E с новой авионикой. В частности на самолет установили оптические датчики SL-8, картографический радар Type 204 и систему предупреждения Type 903. Так же на самолете установлены новые БРЛС, ИЛС и система распознавания "свой-чужой". Первые самолеты переоборудованные по этой программе стали поступать на вооружение с 1990 года.