歼-7Ⅲ(按空军新的编号方法称为歼-7C)，该型号项目又称歼-7大改，以米格-21MF为蓝本，目的是改变歼-7系列航程短、雷达作用距离短、火力弱等缺点。我国于1979年以多架歼-6为交换，从埃及换回了一架米格-21MF型。米格-21MF和比斯的性能与早期的米格-21相比有了很大的提高，广泛装备于苏联、东欧、印度等。遗憾的是，我国的歼-7Ⅲ却不能说是成功之作。

1972年这一计划正式确立，当时称为歼-7全天候方案，由成都飞机厂于1975年5月向三机部呈报设想。1975年改称歼-7Ⅲ，后又称歼-7甲，1978年称歼-7大改，1978年国家经委和国防工办正式定名为歼-7Ⅲ。1976年11月，三机部将任务转给贵州011基地。1977年2月三机部要求011基地和成都飞机厂共同做好技术论证准备工作。1977年9月成飞再次上报了“歼-7甲设计研制方案”。1978年，中央军委决定尽快以歼-7、歼-8换装歼-6，加快了研制歼-7Ⅲ的步伐。1978年6月在重点厂所领导干部会议上决定由611所、成都飞机厂、011基地、沈阳飞机厂共同研制，以求加快研制进度。1982年，宋文骢正式担任国家“六五”期间重点项目歼-7Ⅲ型飞机总设计师。

1979年3月，三机部调整了研制分工。1978年10月又决定由611所负责设计，成都飞机厂为主要试制和总装厂，贵州011基地承担机翼和起落架。1976、1978年曾两次派员出国考察米格-21MF。1979年2月从埃及引进的米格-21MF样机到达成都飞机厂，1979年10月至1980年5月完成了测绘工作。到1983年，系统工程管理手段在歼-7Ⅲ的研制过程开始发挥了有效作用。1984年4月26日，歼-7Ⅲ型在成都飞机厂首飞上天。

歼-7Ⅲ的具体要求为研制一种高中空、高速全天候歼击机，用于昼间、夜间和复杂气象条件下作战。因此Ⅲ型成为了我国第一种全天候战斗机，这是该型号的重大意义所在。随着该型号装备服役，我军战斗机部队拥有了全天候作战能力。

歼-7Ⅲ也与歼-7I等非常不同，“Ⅲ”这个代号并不表示与I型等有什么关系。歼-7Ⅲ的零件变化率为80%，成品变化率为43%，采用新材料37项，新成品190项。具体的改进包括：配备了JL-7全天候J波段截击雷达，为此进气口和调节锥增大。JL-7雷达是在317甲型二厘米波段多功能单脉冲雷达的基础上，针对歼-7Ⅲ具体研制的。其空空工作方式包括B型搜索显示、人工截获目标、配合敌我识别，光学瞄准或平视仪瞄准，尾追攻击目标。空地工作方式包括测定目标斜距，配合光学瞄准攻击地面目标。使用椭圆抛物面，单脉冲馈源。发现空中飞机目标的最大距离为30千米（当然，这是很低的一个数字，远远不能和第三代战斗机装备的雷达相比）。方位角范围±45°，跟踪距离大于15km，角度±45°。使用高度最低700米。有五种抗干扰措施。具有可与外场检查仪联接的自检系统，组合与电缆均可快速拆卸。电路已采用集成电路，结构轻巧、体积小，适于在各种歼击机、强击机上安装。

采用推力加大的涡喷-13(WP-13)发动机。加大背鳍以安装机背油箱。机身呈流线形加大，以容纳更多燃油。换装较先进的火控系统，垂尾处加装LJ-2全向告警系统。尾翼弦长加大，以适应气动外形的改变；采用了吹气襟翼。涂装也改用绿、蓝、褐和浅褐色迷彩，也有采用灰色涂装。

Ⅲ型采用加强型可收放前三点式单轮起落架，摇臂式前起落架收入前机身，支柱式主起落架机轮旋转收入机身，支柱收入机翼。单人全密封座舱，固定式风档，座舱盖向右侧翻。风挡上方有WG113-1甲型后视镜，座舱红光照明。改用与歼-7P相同的IV型(HTY-4)弹射救生座椅。

机上系统包括：环控系统：YX-5供氧系统；液压系统：互相独立的主液压系统和助力系统、应急电动泵组成；电源系统：1台QF-12D型直流起动发电机，2个15×YG-(2)碱性蓄电池组，1台JF-12A型交流发电机，DBL-1500D、DBL-750F单相变流机和SBL-500C、SBL-125C三相变流机；燃油系统：机身内有8个软油箱，背鳍上有1个金属油箱，机翼内有4个整体油箱。机内最大燃油容量2635升，带3个副油箱时，全机燃油总容量为4316升；操纵系统：硬式操纵，控制增稳，差动平尾操纵；冷气系统由主系统和应急系统组成。

关于涡喷-13型涡轮喷气发动机，单台最大静推力加大到了4100千克，单台最大加力推力6600千克。机身尾部采用简单收敛式引射喷管，机尾整流罩左右各有1个缺口，以便利用尾喷流调整飞行中的航向不平衡。与以往歼-7使用的涡喷-7相比，涡喷-13体积小，压气机和轴承得到改进，大大降低了发动机的振动水平。在结构材料上增加了钛合金，同时在燃料系统中安装了集成电路金属探伤设备，防止渗漏导致事故。这些改进对发动机的可靠性和寿命有明显的影响。

电子设备包括1套KJ-11型自动驾驶仪，1台ADS-1型大气数据计算机。火控系统包括1部JL-7型单脉冲火控雷达，1套射瞄-8D(HK-03D)型光学射击瞄准具，后期换装HK-13A型平视显示器(含火控计算机)。

导航系统包括1部WL-7型组合式罗盘，1部264甲型雷达高度计，1部XS-6A型信标接收机，1部481型数据传输/导航系统，1套HZX-4型航向姿态系统。通讯系统为1部506型双频段超短波电台。电子对抗系统有1部605甲型敌我识别器，1台930-2型雷达告警接收机(后期改装KJ-8602型)，2套GT-1/941型红外/无源电子对抗系统(红外诱饵/干扰箔条发射器)。

武器装备较以往型号有较大提高。航炮采用1门23-3型23mm双管航炮，备弹200发。该炮由847厂在米格-21MF配用的双管机炮基础上进行研制，1979年首次获得部件不完整的该炮样品，1984年研制成功，并获得批准定型。该炮改为加斯特自动原理，通过滑板、连杆实现双炮自动交替射击。细分为带炮口装置的23-3型和不带炮口装置的23-3A型。除机炮外，还装有HK-03D航空照相枪。机身下1个外挂点，可挂480升或760升副油箱、组合式炸弹挂架、导航吊舱、瞄准吊舱、侦察吊舱、电子对抗吊舱等。机翼下共有4个外挂点，使用PF-5/8D挂架，可挂近距红外制导空对空导弹，包括PL-5B/C/E、PL-7A/B、PL-8、PL-9/9C，火箭发射器包括57mmHF-7B/C型、90mmHF-16A型、130mmHF-14型，航弹有50-500千克低阻常规航弹、反跑道航弹、反坦克子母航弹。机翼外侧挂架除上述武器外，还可外挂480升副油箱。

Ⅲ型和前期型号相比，机动性大幅下降。原因是由于增加了重量而发动机推力增加有限，与米格-21MF一样，光为了维持机体变化后的平衡所需的配重就达到100千克；其次是激波锥加大导致了格斗时进气不足，严重影响机动性；第三是机身直径大，增加了阻力。且Ⅲ的雷达探测距离达到26～28千米，但这一数值并没有为作战带来根本性的改善，仍然要依靠地面雷达引导。更致命的是，上述型号研制成功的时间太晚，已经不符合当时作战的需要。这也是为什么米格-21MF、比斯大量装备苏军，而我军则没有大量采用Ⅲ型的原因之一。Ⅲ型投入部队试用后，部队普遍反对换装该型号。

歼-7Ⅲ的改进改型包括歼-7ⅢA，又称歼-7IV，在我军飞机命名方法改变后称歼-7D，同时Ⅲ型改称C型。D型由成飞设计院、成飞、贵州航空公司联合研制。D型研制的目的在于改善C型上暴露出的各种问题，取代歼-6甲夜间战斗机，与歼-7E、歼-8II等完成夜间防空。1988年开始研制改进，1991年8月20日由刘庆礼驾驶首飞，1994年11月定型投产，95年装备，99年停产，主要装备空军。D型机体比C型粗、长，机身上部有大型背脊，座舱盖顶部安装了后视镜。主要改进包括换装HK-13A型平视显示器，换装JL-7A型单脉冲火控雷达，加装JD-3Ⅱ型塔康导航系统，加装563B型惯性导航系统，换装WL-7A型无线电罗盘、KJ-11A型自动驾驶仪、换RKL-800A型组合式电子对抗系统。新采用的双联23-3A机炮安装在机腹中线。加装RKZ-404E型箔条/红外诱饵投放器、TKR-122型超短波电台。采用了1台涡喷-13FⅠ型涡轮喷气发动机，推力更大。经上述改进后，D型的全天候作战能力较C型有较大提高，可使用霹雳-7、霹雳-8等新型红外近距空空导弹。但由于航程、机动性等问题无法根治，同样未得到更为广泛的应用。D型在外观上与Ⅲ型非常相似，仅垂尾尖端和根部的天线有所不同。