1961年2月，赫鲁晓夫突然写信，表示愿意向中国提供米格-21歼击机的制造权。作为当时世界上最先进的新型歼击机，如果真的能获得米格-21的制造权，一方面可以解决空军后继机种告急的问题，另一方面也可让我们的飞机设计、制造部门在吃透米格-21歼击机的各种性能基础上，设计制造出我们自己的新型歼击机。
为了集中国防科学研究力量，加快我国国防科学技术研究，党于1960年12月20日批准成立航空研究院，即国防部第六研究院，1961年8月3日，国防部第六研究院第一设计研究所(飞机设计研究所)在沈阳正式成立。1962年5月，上级下达了关于组织对米格-21进行技术摸底的指示，在所长刘鸿志、副所长徐舜寿、叶正大、总设计师黄志千等领导下，摸透米格-21成为六院一所建所后的第一项重大任务。顾诵芬等一批技术人员开始消化米格-21的资料。
顾诵芬认为，要摸透气动特性，就应该对来自苏联的资料通过风洞试验加以验证。他的目标不仅是摸透米格-21这一架飞机的设计，更重要的是要从中探索、总结出高速高空飞机研制、设计、飞行试验的规律。也正是按照他的建议，技术人员通过米格-21的模型的风洞吹风试验，发现了米格-21方向稳定性与苏联提供资料的数据相差了近10倍。
关于先进战斗机的设计，在顾诵芬的脑海里存留着太多的疑问，摸透米格-21给了他一个机会。回忆起这一段时间的工作时，他讲了这样一句话——“摸透米格-21起了一个做习题对答案的作用”。通过这次对答案，顾诵芬心中更有底了。事实证明，他的想法与思路是对的。他更加坚定地沿着自己确定的方向走了下去。
19年年初，第一阶段摸透米格-21飞机的技术工作胜利结束，六院同意一所在以主要力量继续进行摸透、仿制米格-21飞机的同时，抽出部分技术力量进行新机方案的探讨研究。19年10月，六院一所召开“米格-21机改进改型预备会议”，唐延杰院长在这次会议上提出“……现在应该把重点转移到自行设计上去了……从形势来看，由摸透转到自行设计也是必要的。”在这次会议上，对于新机的主要战术技术指标也提出了要求：最大飞行速度马赫数2.2，升限20千米，高空高速是那个时代主力战斗机的显著技术特征。
歼8飞机的研制由此开始。1965年1月，上级正式任命黄志千为歼8飞机总设计师，为了帮助黄志千开展工作，成立了技术办公室，蒋成英、顾诵芬、冯钟越等担任副总设计师。而在这之前的19年6月，顾诵芬已经升任六院一所副总设计师。
不幸的是，歼8飞机刚刚迈出第一步就遭遇了难以想象的艰难。1965年5月23日，黄志千被派往国外考察，为歼8及下一代飞机研制采购测试设备。途中发生，一代飞机设计先驱陨落。黄志千因公殉职之后，由王南寿率领的包括蒋成英、顾诵芬、冯钟越、胡除生在内的技术办公室临危受命，接过了总设计师黄志千的重担。
作为一种全新设计的飞机，歼8飞机的战术技术指标在得到上级批准后，开始了总体方案的论证工作，而首先要解决的就是采用什么样的气动布局的问题。面对当时两侧进气与机头进气的争论，作为歼8飞机气动力全面工作的负责人，顾诵芬在全面考虑了进气效率、技术难度、研制时间要求等各种因素之后，主张采用机头进气，并得到了当时所里和六院的支持。歼8在确定采用双发方案之后，顾诵芬又开始考虑新的问题。两台发动机靠得很近，喷流的干扰会不会影响飞机的推力性能?“我要气动室赶紧做喷流干扰模型，做地面试验。当时可以在哈军工的发动机实验室做这个试验。最后做了，没问题。”
方向稳定性是设计超声速战斗机必须满足的一个重要指标，它是保证高速飞机飞行安全和实现大迎角高机动的重要因素。这个问题也是在摸透米格-21时所遗留下来的，在歼8飞机的设计过程中必须解决这个问题。
顾诵芬在参阅了大量国外有关文献资料后，经分析研究，首次提出了用时间矢量法试飞测米格-21方向稳定性的方案，并亲自推导公式，确定测试参数和试飞方法，然后向试飞员讲解试飞中的动作和应注意的问题。经过半个多月的奋战，终于首次在国内成功测得米格-21在马赫数为2.0时方向稳定性的大小，也摸清了超声速战斗机在最大飞行马赫数时应有的方向稳定性数值。此后，顾诵芬又主持解决了歼8纵向稳定性、横侧向稳定性等技术问题。
1965年底，歼8零批飞机试制工作开始。1968年6～7月，歼8试验机01、02架相继完成总装。1969年7月5日，歼8飞机成功实现首飞，也正式宣告我国不能研制高空高速战斗机的历史正式结束。
然而，在后来的试飞试验中，歼8飞机在速度达到马赫数0.86时出现了强烈的跨声速抖振。不解决这个问题，歼8飞机就无法满足设计之初提出的战术技术指标，也就无法定型装备。为了解决这一问题，顾诵芬瞒着家人做了一个大胆的决定：乘坐试飞员驾驶的教练机上天，近距离观察飞机的振动情况。据试飞员鹿鸣东后来回忆：“为彻底解决这一问题，我于1978年，用歼教6飞机带着顾诵芬同志，亲自到空中跟随歼8机，观察并拍摄歼8机的飞行流线谱。当时他已是快50岁的人了，他不畏艰险，亲自带着望远镜、照相机，观察拍照飞机的动态，这种无私无畏的精神，深深感动教育了所有参加试飞和研制的人员。”
在弄清了产生振动的原因之后，顾诵芬提出采用局部整流包皮修形方法解决问题，并亲自做了整流包皮的修形设计，他与工厂工人师傅一起改装，经试飞证明此法非常有效，彻底排除了跨声速抖振现象。
1980年3月，航定委批准歼8白天型设计定型。1986年2月生产定型。1985年7月，歼8全天候型设计定型，前前后后经历了21个寒暑春秋。对于人的一生来说，21年是一个太长久的概念。歼8飞机的设计团队虽然遭受了一次次打击，但顾诵芬和一所的全体设计人员、干部职工面对危机没有退缩，从1972年开始，他接过帅印，带领着这支队伍挺直了腰板，坚定地沿着崎岖坎坷的道路前进。
