总体设计
歼16装备自动电子扫描有源相控阵雷达（AESA），具有与多目标作战的能力，并可以识别出目标的相关资料。据称，这一项目是中国独立创新设计、开发制造先进战机，在技术上超过苏-34，甚至是最终赶上美国的一个重要步骤。
歼16的电光瞄准系统（EOTS），这是一个高性能的、轻型多功能系统。它包括一个第3代凝视型前视红外（FLIR）。FLIR可以在更远的防区外距离上对目标进行精确的探测和识别。EOTS还具有高分辨率成像、自动跟踪、红外搜索和跟踪、激光指示；测距和激光点跟踪功能。
该型战机的研发主要是配备给空军，用于加强利用反舰导弹打击水面舰只的能力。与歼轰-7比较歼-16的机体更大，最大载弹量12吨，可以发射鹰击12、鹰击62、鹰击83空舰导弹，霹雳10、霹雳13、霹雳12空空导弹。该机装备中国产的涡扇-10“太行”发动机，其性能与美国F-15E战斗轰炸机相当。
歼16与F-15E相比，挂载能力各有所长。F15E机身两侧的保形油箱，每个有三个前后排列的重载挂架，能挂大量炸弹，但因为每侧翼下仅有一个重载挂架，大型导弹却挂不了多少；而歼16翼下挂架多，机身下纵向空间充裕，很适合挂载导弹，一共是12个武器外挂点。
武器系统
机载弹药
歼-16有两种武器至关重要，一个是隐身防区外弹药布撒系统，随着预警机和作战飞机的雷达升级为有源相控阵，攻击机凭借低空突防可能也很难对对方纵深目标进行打击了，所以就需要隐身防区外弹药布撒系统，这也是为什么新世纪这种武器成为空地武器发展热点的主要原因，在2012年珠海航展中国曾经展出过无动和的天雷隐身防区外弹药布撒系统，它在无动力投放条件下的打击距离可以达到120公里，如果配备发动机，那么可以超过200公里，那么歼-16可以在对方防区范围之外，发射隐身防区外弹药布撒系统对其重要目标进行打击。
另外一个是钻地炸弹，在2012年珠海航展上面，中国展出了1000公斤天戈激光制导炸弹，它的弹体细长，显然有提高钻地能力的考虑，实际上它的介绍也包括侵砌和深侵侵砌，随着现代技术的发展，各国地下工事和具备坚固防护能力的目标增多，所以需要作战飞机具备较高侵砌能力的钻地弹来对付这些目标，由于这些炸弹的体积和炸弹都较大，因此一般战斗机都难以挂载，甚至第五代战斗机因为弹舱的限制，也难以挂载，所以需要第四代重型歼击轰炸机来使用，如重量高达2.3吨的GBU-28激光制导钻地弹在美国空军之中只有F-15E才能挂载。对于中国来说，还缺少B-2这样的隐身战略轰炸机，轰-6K的突防能力弱，所以未来投放激光制导钻地弹可能要交给歼-16来执行。
武器装备
（1）机炮：1门30毫米GSh-30-1机炮（备弹150发）；
（2）导弹：鹰击-62反舰巡航导弹，鹰击-83反舰导弹，鹰击-91反舰导弹，鹰击-9多用途导弹，雷电-10反辐射导弹，霹雳-8空空导弹，霹雳-11空空导弹，霹雳-12中程空空导弹，霹雳-13空空导弹；
（3）炸弹：雷霆2雷射导引弹，雷石6滑翔炸弹，200A反机场炸弹，500千克，1500千克通用炸弹。
航电系统
歼-16外观最大的特点就是配备了浅色的机载雷达罩，而不是歼-11系列的黑色雷达罩，可能配备了新一代机载雷达，特别是它没有配备传统的机头空速管，在早期的歼-16原型机上面还可以清楚的看到机头空速管，因此新一代机载雷达可能是机载有源相控阵雷达——AESA，从国外的经验来看，机头空速管可能会对AESA的性能造成一定的影响，例如多波束成形等功能，所以一般配备AESA的战斗机多不采用机头空速管，最明显的例子就是F-16I和F-16E，前者配备的AN/APG-68V-9机械扫描雷达，所以保留了机头空速管，而F-16E配备的AN/APG-80机载有源相控阵雷达，所以取消了机头空速管。
