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。