庆幸的是，航空工业上下多个厂所通过研制歼-10战斗机，在先进脉冲多普勒雷达和先进中距空空导弹两大关键技术上取得巨大的进步，在2000年前后，航空工业沈飞推出了歼-8II战机的终极改进型歼-8F战机，歼-8II战机的发展才算取得了圆满的成功。
歼-8F战机原型机于2000年12月20日首飞，2002年交付部队使用，2005年完成设计定型。不管是外形还是作战能力，可以说歼-8F战机才是国人心中真正的空中美男子。随后这批战机生产了上百架，大量装备空军多个一线作战部队。
标准的歼-8F战机，使用了国产14XX型脉冲多普勒火控雷达替换原方案的1471火控雷达、增加使用霹雳-12中距空对空导弹和对地精确制导武器的能力、座舱进行大幅度的现代化改装等。
歼-8F采用1492雷达，该雷达用无线电指令发射机替换了连续波照射器，并提高了雷达的作用距离，具备了挂载并使用PL-12主动雷达制导中距导弹的能力具有发射后不管的性能。
歼-8F与歼-8H在外观上高度相似，肉眼可见的差别主要有两个，其一是在雷达罩右侧根部有一块长条形的缺口（与歼-8C类似），其二是可挂载PL-12导弹。
同一视角下的歼-8D和歼-8F飞机，两者的差别主要体现在雷达罩的颜色、机翼上翼刀的数量上
歼侦-8F
歼侦8F是歼-8F的侦察型号，又称歼-8FR，其最主要的外观特征是进气道下方的机腹处以侦察吊舱代替了原有的双23航炮，此外垂尾前方还增加了一处刀形天线，不过该特征不是歼侦8F特有的，一些后期生产的歼-8F上也有该天线。
歼侦-8F飞机
其最主要的外观特征是进气道下方的机腹处以侦察吊舱代替了原有的双23航炮
歼-8BH/DH/DF
歼-8H和歼-8F飞机研制成功后，为了充分发挥海空军航空兵已有的歼-8B和歼-8D飞机的作战效能，601所和海空军的装备部门合作分批对现役飞机进行了改装，改装方案按照「一步到位，分步实施」的原则进行。其中空军型的歼-8D飞机先后改装为歼-8DH和歼-8DF，而海军的歼-8B和歼-8D先后改装为歼-8BH和歼-8DH。实际使用中形成了四种不同的分支型号。
上述飞机在外形上基本与歼-8H和歼-8F类似，座舱右侧均有空中受油管、雷达罩上有防雷条。由于是老机改装，机翼上仍仅有一对翼刀，这是和新造的歼-8H和歼-8F最大的差别。
这几个型号在外形上差异很小，从外观上可以明显看出的差别主要是海航的歼-8BH雷达罩后方没有装备其他机型上普遍装备的光电设备。
此外，歼-8DF和其他几个型号最大的差别在于可以挂载PL-12主动雷达制导导弹。
同一视角下的歼-8BH和歼-8DF飞机
