1957年，以国务院副总理聂荣臻元帅为团长，陈赓、宋任穷为副团长的中国政府代表团成员，包括航空工业局副局长徐昌裕、沈阳112厂设计室主任徐舜寿等赴苏联，谈判转让军工产品制造权问题。10月，中苏两国达成协议，由苏联向中国出售米格-19Л等飞机的制造权，并提供全套技术资料、样机及部分散装件、成品、附件等，从而为我国超声速飞机的研制提供了必要条件。1957年10月，沈飞开始试制我国第一种超声速喷气式飞机。
1958年，由于美国等西方国家已经开始列装第一代超声速战斗机，我军现役的米格-17/歼-5飞机已经不能满足作战要求。因此空军提出需要米格-17/歼-5飞机的后继机种。在空军的要求下，一机部决定在我国仿制的米格-19Л基础上改进设计昼间歼击机。1958年12月，沈飞在苏联专家的帮助下，开始进行设计工作，并将新飞机命名为东风102。
东风102的前机身是参照米格-19C型样机设计的，前机身9框以前的外形及进气道进行了较大更改，取消了机头雷达罩和РД-5雷达，换装了СРД-1М测距器，并在中心增装了一个约250毫米的进气锥。由于米格-19Л全天候截击机只安装有2门航炮，而昼间截击机米格-19С飞机还在机头装有1门航炮，所以东风102飞机也参照米格-19С，在机头右下侧增装了1门НР-30型30毫米航炮，备弹55发。后机身、机翼、尾翼、起落架等主要部分均取自米格-19Л全天候截击机。歼-6垂直尾翼上增加了WJ-2型护尾器。为防止发射火箭对机翼后缘安装的襟翼产生影响。将翼根后缘处的火箭发射架移至机翼前缘。并在翼根前缘增装一对火箭挂梁。使全机具有外挂4组32枚С-5航空火箭或2枚炸弹的能力。
