1958年，我國根據從前蘇聯引進的米格-19超音速戰鬥機，開始進行仿製工作，新機型命名為殲-6，1960年投入批量生產，1964年正式服役，至1983年停產，共生產了5205架，是產量最大的國產戰鬥機。
殲-6採用頭部進氣，大後掠中單翼，低平尾，單垂尾加單腹鰭，單座雙發布局。機長14.64米，翼展9米，高度3.89米，空重5447公斤，最大起飛重量7560公斤；高度9000米時最大速度1490公里（1.21馬赫），實用升限17300米，機內油箱航程1690公里，轉戰半徑680公里，爬升率180米/秒，武器為3門30毫米航空機炮，最大載彈量500公斤。作為我國第一款超音速戰鬥機，殲-6在使用過程中衍生出了幾個型號。
1964年10月13日，一架美國偵察機入侵我國廣西，我人民空軍出動殲-6戰鬥機攔截，可是因為升限達不到，讓敵機溜走了，為此，生產殲-6的瀋陽某廠家研製了殲-6I高空截擊機。該型號於1966年研製成功。主要改進之處為更換大功率發動機，進氣口增加了鋁製整流錐，為了減少自重拆除防彈鋼板、著陸燈、信號槍等設備，取消了2門翼根航炮，只保留機頭右下方1門，經過一番操作，殲-6I升限達到18500米。
六十年代中期，越南戰爭爆發，駐南越的美國無人偵察機經常竄犯我國，為了打擊這些飛機，廠家在殲-6I基礎上又發展出殲-6II型晝間高空截擊機。1969年3月25日，殲-6II首飛成功，該機在機頭增加8個輔助進氣口，增大機翼面積，拆除照相槍等設備，使殲-6II速度達到1548公里/時，因為火力不足，又在機頭左下方增加1門23毫米航炮。1969年，美軍無人偵察機停止了對我國的侵擾，因此殲-6II已無用武之地，僅生產2架，至1980年退役。
1969年8月5日，殲-6III高空高機動型首飛，該機換裝3門30機炮，進氣道同殲-6II，減速傘艙移至垂尾底部，換裝渦噴-6甲發動機提高了推重比，增設兩級可調進氣調節錐，減小了翼展。到1974年5月，針對殲-6III的不足之處，生產廠家開始研製改進型號。1975年8月1日，殲-6IIIG首飛成功，此型號比殲-6III機身長度增加375毫米，加裝翼尖飛彈掛架，可以掛裝霹靂-2紅外製導近距空空飛彈，採用零高度低速火箭彈射座椅。
作為六七十年代的主力戰鬥機，殲-6最大的短板是缺乏全天候作戰能力，為了針對夜間入侵的高空偵察機，飛機生產廠家於1970年9月試飛成功了殲-6IV戰鬥機。該型號主要特點是減小進氣口唇口，捕獲面積增大，機頭延長以便於布置分體式雷達，拆除機頭航炮，僅保留翼根航炮，機翼採用殲-6III的機翼，發動機還是採用渦噴-6甲。1971年至1974年，殲-6IV共生產了7架，從這個產量看出，這個型號並不是太成功。
儘管殲-6戰鬥機存在一些不足之處，但是該機憑藉爬升率快、盤旋能力優秀、維護方便等優點，成為了守衛祖國領空時間最長的機型。