Nedovršeni prototip Su-33, poznat i kao T-10K-3,[2] SAC je kupio od Ukrajine 2001. godine; navodi se da je opsežno proučen, a razvoj J-15 započeo je odmah nakon toga.[3][2][4][5] Dok se čini da se J-15 strukturno temelji na prototipu Su-33, lovac ima domaću kinesku tehnologiju kao i avioniku iz programa Shenyang J-11B.[6] U veljači 2018. rasprave o zamjeni zrakoplova pojavile su se u nekoliko kineskih medija, raspravljajući o tome pripada li on borbenim zrakoplovima 4. ili 4½. generacije. Stoga se na J-15 gleda kao na privremeni lovac dok nasljednik pete generacije ne uđe u službu, onaj koji bi se mogao temeljiti na Chengdu J-20 ili Shenyang FC-31.
Članak u China SignPostu navodi da J-15 "vjerojatno premašuje ili odgovara aerodinamičkim sposobnostima gotovo svih borbenih zrakoplova kojima sada upravljaju regionalne vojske, s izuzetkom američkogF-22 Raptora", navodeći da J-15 vjerojatno posjeduje 10 % veći omjer potiska i težine i 25% manje opterećenje krila od F/A-18E/F Super Horneta.[7][8] U 2014. otkriveno je da je J-15 sposoban za dopunu gorivom u zraku, koristeći UPAZ-1 kapsulu, koju može nositi drugi J-15.[9] Hu Siyuan sa Sveučilišta za nacionalnu obranu PLA rekao je da su "trenutačna slaba točka J-15 njegovi motori Al-31 ruske proizvodnje, koji su manje snažni od onih američkog lovca F-35".[10]
Glavni dizajner J-15, Sun Cong iz Nacionalnog odbora Kineske narodne političke savjetodavne konferencije, rekao je da bi J-15 mogao parirati F/A-18 u nosivosti bombi, borbenom radijusu i mobilnosti. Međutim, u sličnoj je izjavi rekao da je potrebno više rada na njegovoj elektronici i borbenim sustavima.[11] Kontraadmiral Yin Zhuo izjavio je da su sposobnosti zrakoplova za zračnu borbu bile bolje nego kod F/A-18E/F Super Horneta. Međutim, također je izjavio da je njegova sposobnost napada na ciljeve na kopnu i moru nešto inferiornija u odnosu na F/A-18E/F; također se navodi da njegova elektronička oprema zadovoljava standarde onih na lovcu pete generacije.[12]
J-15 (s NATO-ovim izvještajnim imenom Flanker-D ):[13][14] inačica s jednim sjedalom[15]
J-15S (Flanker-D ):[13][14] varijanta s dva sjedala, prvi put poletjela 2012.[15]
J-15D (Flanker-X2 ):[16] varijanta elektroničkog napada s dva sjedala s instaliranim EW kapsulama i drugom elektroničkom opremom i uklonjenim IRST-senzorom.[15] Operativno testiranje započelo je u prosincu 2018.[17]