1、參考機型不同

殲-15（綽號：飛鯊）戰鬥機是中國參考從烏克蘭獲得蘇-33艦載戰鬥機原型機T-10K-3後在中國產殲-11戰鬥機基礎上研製和發展出的單座雙發重型艦載戰鬥機。

殲-16（綽號：炸彈開車）是瀋陽飛機公司參考俄式蘇-30MKK殲擊轟炸機基礎上基於殲11系列發展而來的新型第四代多用途雙座雙發戰鬥轟炸機。

2、研製背景不同

殲-15：航空母艦是以固定翼艦載戰鬥機為主要武器的軍艦，中國有了航母，但並沒有艦載機以供瓦良格號使用，且當時中國本土機種中也沒有適合改裝當作艦載戰鬥機的的型號，於是中國發展一款配合瓦良格號使用的艦載機便提上日程。

殲-16：針對殲轟-7A存在的問題，中國空軍又從俄羅斯引進了蘇-30MKK殲擊轟炸機，與殲轟-7A相比，蘇-30MKK不但具備載彈量大、航程遠、低空攻擊能力強的優點，還具備較好的空戰能力，特別是它配備有R-77E主動雷達制導空空導彈，是中國空軍第一種具備這種能力的作戰飛機。

不過在使用過程之中，中國空軍也發現蘇-30MKK存在發動機推力不足、機載雷達效能較低、晝夜全天候精確打擊能力不足等諸多缺點，需要彌補 。於是殲-16就在這種需求下出現。

3、設計特點不同

殲-15：殲-15不需要採用副油箱轉場航程就可以超過3000公里，在最大內油配置情況下，飛行阻力也不會增加，空出來的掛點可用於掛載各種精確制導武器，具有最高的作戰靈活性。

殲-16：殲-16裝備自動電子掃描有源相控陣雷達（AESA），具有與多目標作戰的能力，並可以識別出目標的相關資料。據稱，這一專案是中國獨立創新設計、開發製造先進戰機，在技術上超過蘇-34，甚至是最終趕上美國的一個重要步驟。

殲15是個艦載機版的殲11b，其實殲15最早的編號是殲11c後正式命名殲15， 殲16則是多功能戰鬥機 殲11/15系列都是中近程作戰同時保證狗鬥能力，放棄大載荷 殲16反隱身能力，對地打擊能力，大載荷，放棄高機動。