歼-8ⅡD型是歼-8Ⅱ系列的空中加油型，加装固定空中加油管。首次公开亮相是在建国50周年阅兵上，当时两架D型机跟随在轰油-6型加油机后方越过天安门广场上空。歼-8D飞机是在歼-8Ⅱ基础上进行改进设计的一种具有空中受油功能的高空高速歼击机。
　　
　　该型机的机载设备有了一定的改进：加装了563B惯导，JD-3II塔康，改善了导航性能；换装J8IIHK-13E平显，并与惯导、塔康、定向仪等交联，实现了综合显示；加装了RKL800A组合电子对抗系统；换装了YX5飞行员供氧系统；换装了HTY-4A救生系统，可实现零高度，0-1100千米/小时速度的安全救生。但是，最为关键的超视距空战能力，仍没有本质的改善，很多方面也不如原本的歼-8Ⅲ。歼-8D可通过空中加油增加航程和续航时间，可执行远距离或留空时间长的作战任务。歼-8D有两种武器配置，一是空对空拦截作战类型：翼下位于中间的2个挂架挂2枚霹雳-11半主动中距空空导弹，内侧及外侧的4个挂架挂4枚PL-8或PL-5B格斗导弹，机身下的挂架可挂1个副油箱。二是空对地作战：机身下的挂架挂6枚250-3低阻炸弹，翼下内侧和中侧的4个挂架可挂4枚250-3炸弹或4枚格斗导弹，翼下外侧的2个挂架挂2个HF“火发”系列火箭发射器。该型号从96年起陆续装备了空军及海军航空兵部队。