之后，顾诵芬和601所领导班子毅然调整了方向，以主要精力投入歼8大改。歼8Ⅱ飞机作为歼8飞机的改进型，具有全天候拦射攻击能力。这项研制改进得到了顾诵芬的大力支持。歼8Ⅱ飞机从立项到1984年6月12日完成首飞，前后总计4年时间，创造了新机研制的速度纪录并且大大节省了研制费用。歼8Ⅱ飞机也成为我国第一次在国外以实物的形式展出自行设计的高性能歼击机。
1979年8月，三机部发出《关于对歼8飞机实现全面技术改装可能性论证的通知》，要求601所组织力量进行研究，提出一个歼8大改方案，并进行相应的技术可行性论证和性能估算。之后，顾诵芬和601所领导班子毅然调整了方向，以主要精力投入歼8大改。
1981年5月18～26日，三机部在北京主持召开了歼8Ⅱ飞机方案论证会，国防工办副主任邹家华在会上宣布了国务院国防工办任命顾诵芬为歼8Ⅱ飞机型号总设计师的命令。随后，三机部下发了《国家重点型号总设计师系统和行政指挥系统名单》，何文治担任歼8Ⅱ行政总指挥。
此后经过反复论证，确定了歼8Ⅱ改进的重点是突出低空机动性和超视距作战，并对与之相应的分系统进行更改。要实现超视距作战，最主要的是将原机头进气改为两侧进气，以便安装高性能雷达。歼8Ⅱ飞机作为歼8飞机的改进型，具有全天候拦射攻击能力。采用两侧进气，外压式二元三波系超声速进气道设计;换装增大推力的发动机;改进武器、火控系统和电子设备，火控系统的第一步为雷达和光学瞄准具，第二步为雷达和平显火控系统。
歼8Ⅱ飞机的研制，是我国首次在型号研制任务中运用现代系统工程管理方法。作为项目总设计师，顾诵芬根据我国航空工业当时体制的实际情况，在创建歼8Ⅱ飞机总设计师系统和相应的一系列工程管理制度等方面提出了他自己的一套思路和办法，并在初建的几年中认真检查和总结经验，使之成为根据国情行之有效的管理制度。随后由航空工业部相继建立了行政指挥、研制经费和工程质量的管理系统，结合我国航空工业和科技的实际现状，在实践中不断修改、完善这些管理制度，也为我国各个飞机厂所在以后设计、研制新一代飞机提供了经验和借鉴。
作为型号总设计师，顾诵芬在歼8Ⅱ研制过程中，显现出了出色的协调能力和远见卓识。在配套发动机的选择上，当时发动机总师温俊峰向其提出了采用高温涡轮的设想，这样可以将发动机推力提高到6600千克。这项研制改进得到了顾诵芬的大力支持。这对于涡喷13AⅡ的研制成功是至关重要的。
系统工程理论与方法的应用，使得歼8Ⅱ飞机的研制时间大大缩短。歼8Ⅱ飞机从立项到1984年6月12日完成首飞，前后总计4年时间，创造了新机研制的速度纪录并且大大节省了研制费用。
1989年，歼8Ⅱ飞机参加了巴黎航展受到世界的瞩目。歼8Ⅱ飞机也成为我国第一次在国外以实物的形式展出自行设计的高性能歼击机。