歼-15战斗机的原型是前苏联苏霍伊设计局在苏-27的基础上研制的单座双发舰载战斗机——苏-33战斗机。苏-33“海侧卫式战斗机（Су-33，Su-33 “Flanker-D”）是一架由俄罗斯苏霍伊公司所开发生产的单座多用途舰载机。由于苏-33是由苏-27战斗机所衍生出来的舰载机种之一，因此延续了苏-27的北约代号，被称为侧卫D型（Flanker-D）。苏-33于1985年5月首次飞行。
歼-15型双发重型战斗机，该机是在歼-11B的基础上再对苏33进行了借鉴参考。中国海军之所以选择歼-15，是因为双发重型机战斗机拥有更大的内部空间、载弹量和改进潜力，作战弹性也要高很多，特别是重型作战飞机可配备更大孔径的天线、更多的机载武器，所以在技术水平相当的情况下，重型作战飞机的作战效能通常要高于中型作战飞机。
歼15战斗机只是中国舰载机发展的开端，主要任务是为中国在未来10年内建立一支随时可用的舰载机作战力量，同时培养出中国成熟的航母舰载机飞行员。随着歼20隐形战斗机的发展，未来比歼15更小、性能更好的歼-31战斗机也可能会加入到舰载机行列中来，以应对隐形战斗机时代的来临。
随着技术的发展，现代战争日益体系化，仅凭单一机种已经很难取得现代战争的胜利，因此各国航母的舰载机也由单一机种发展为多种飞机组成的舰载机联队，舰载机担负的任务也越来越广，包括防空、反舰、对地攻击、侦察、电子战等多种任务。特别是随着舰载固定翼预警机上舰，通过数据链与舰载作战飞机形成联合网络作战系统，让不远万里奔赴对方沿海作战的航母编队，仍将空中信息指挥引导优势掌握在自己的手里，这个对于我方取得空战的胜利乃至取得战争的胜利都至关重要。
我国自行研制的歼-15S型双座双发重型舰载战斗机已经于2012年11月3日上午在我国某地成功首飞，该机型是在歼-15舰载机基础上生产的一型舰载战斗机。
