1957年，中国以国务院副总理聂荣臻元帅为团长，陈赓、宋任穷为副团长，成员包括第二机械工业部第四局（二机部四局）副局长徐昌裕、112厂设计室主任徐舜寿等的中国政府代表团，赴苏联谈判转让军工产品製造权问题。10月，中苏两国达成协定，由苏联向中国出售米格-19П等飞机的製造权，并提供全套技术资料、样机及部分散装件、成品、附属档案等。从而为我国超声速飞机的研製提供了必要条件。1957年10月，112厂开始试製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。在空军要求下，一机部决定在中国仿製的米格-19П的基础上改进设计昼间歼击机。1958年12月，112厂在苏联专家帮助下开始设计工作，并将该机命名为“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РП-5雷达，换装了СРД-1М测距器，并在中心增装了1个约250毫米的进气锥。由于米格-19П全天候截击机只安装有2门航炮，而昼间截击机米格-19С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-19П全天候截击机。垂直尾翼上增加了WJ-2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。

1958年12月，112厂投产0批11架，1959年2月投入试製，9月完成样机总装。因为飞机外形与米格-19П全天候截击机类似，主要承力部件没有发生变化，所以“东风”102没有进行全机静力试验，只对火箭发射梁前移的部分进行了补充试验。1959年9月30日由吴克明首飞成功，为国庆10周年献礼，12月1日完成全部试飞科目。