由于沈飞承担了歼-8高空高速战斗机的人物，歼-7基型研制成功后，研制工作交由成飞执行。歼-7I是由歼-7原型改进而成的昼间防空型，于1969年6月首飞。实际上此时歼-7I已远远落后于世界先进水平，但由于文革影响，研制一直拖到了这个时候。I型的左翼根增加1门航炮，解决了部队反映火力不足的问题，这一问题的起因是米格-21研制时为减轻重量，削减了一门机炮。进气道调节锥改为无级调节，以提高水平加速性能。进气道唇口圆弧半径由0.5毫米增加到2毫米，这一变化改善了低速飞行时的空气流动特性，提高了起飞推力。
下图为歼-7I配用的霹雳-2导弹。1958年我军在实战中缴获美蒋空军美制AIM-9B红外制导空空导弹两发，1961年苏联在此基础上仿制出了К-13空空导弹。我国于1970年成功仿制К-13导弹，命名为霹雳-2。该弹于70～80年代大量装备我军，载机包括歼-6、歼-7等。我军曾使用歼-7I发射霹雳-2-15改型击毁敌入侵无人机，由于霹雳-2引信延时的设定主要针对战斗机类型目标，打个头小的无人机时起爆时机过晚。于是出现了部队对新装备的携带霹雳-2的歼-7I的高空拦截能力满怀信心，起飞拦截后最终空手而回的现象。部队一度在歼-7I上配用航空火箭弹用于拦截无人机。目前霹雳-2已基本退役。
