歼-6战机是新中国成立后早期服役的战机之一，从网上公开资料可知，自1960年开始量产到1983年停产，歼6一共生产了超过5000架。 而这架战机在服役后，也一度创下过非常彪悍的战绩，在1964到1968年这4年间，中国空军和海军航空兵装备的歼-6战机以“零伤”的成绩，先后击落了美军22架战机。
这其中除了美军的侦察机外，还不乏一些理论上比歼-6战机先进的战斗机，比如说F-104星式战斗机，以及F-4鬼怪战斗机。 这其中大家最熟悉的是F-4鬼怪，该款战斗机被认为是最先进的二代机，在性能上比米格-21都要强上不少。而当时我国的歼-6战机，以及其原型米格-19战机，在二代机中属于中下水平，在技术上远不如F-4战机。
但是在上世纪60~70年代，在中国沿海地区以及越南境内，歼-6曾多次无伤击落了美军F-4战机，这让美军一度对这款战机非常好奇，并且还推动了美国空军的一系列改革。
其实美国F-4战机第一次在中国领空上“饮恨”不是歼-6的战绩，而是歼-5的战绩。 1965年4月9日，美国4架隶属于VF-96战隼中队的F-4B战机从突击者号航母上起飞，进入了中国领空，遭到了中国海航第8师24团的4架歼-5战机的阻击，双方在海南陵水上空相遇并展开空战。 美军装备的F-4战机 对于这场空战的结果，中美双方各执一词。 美国方面宣布F-4战机击落一架米格-17战机（中国生产的歼-5），自己有一架F-4战机被中国米格-17的机炮击落。 中国方面宣称自己的歼-5并没有击落美军F-4战机，美军那架F-4战机是被美军另一架F-4战机发射的AIM-7麻雀空空导弹误击落的，同时自己也没有歼-5战机被击落。
不过不管如何，当时在歼-5的阻击下，确实有一架美军F-4B战机坠毁了。 歼-6对战F-4战机 后续到1967年，中国歼-6战机则第一次迎击美国的F-4战机。 在1967年6月26日，美国一架F-4C型战机抵近中国海南岛文昌县东南135公里的距离，中国海航第6师第16团副大队长王柱书和飞行员吕纪良，驾驶2架歼-6战机起飞迎敌。
美军这架F-4C战机利用自己爬升速度快、机动性强、航程更长的优势，在中国领空边境钻进又钻出。 当美国战机进入中国领空，中国自然能将其打下来。但如果美国战机没有在中国领空，就不能将其打下来。 美国战机就靠着不断在中国领空边缘，如方唐镜一般“我进来了，我又出去了”的方式，戏耍中国战机。 但美军军机也没想到飞行员王柱书的技术也很过硬，他趁着美军军机一次进入中国领空时一个突然左转加速，逼近到距离美国F-4C战机只有200多米的地方，趁着美军军机没反应过来时将其打得凌空爆炸。 歼-6击落F-4战机概念图 在这起事件后，美国方面收敛了很多，从1967年后美军就不敢再派遣战机侵入中国领空了，最多在中国领空边境的位置上徘徊。
越南方面（北越）装备歼-6是从1969年开始的。1969年越南成立了第925歼击机团，装备了苏制米格-17和歼-6战机（基本是中国歼-6，也有少部分苏制米格-19）。 该团最多时一共持有54架歼-6战机，该团的歼-6从1969年4月开始承担巡航任务，1972年时第一次和美国F-4战机展开空战。 北越军队装备的歼-6战机 越南方面宣称自己前后一共击落了7架美军的F-4战机，自己的歼-6战机则仅损失一架。 美国方面虽然承认了越南1架歼6的损失，但不承认自己被击落了7架F-4战机，仅承认自己被击落了2架。 1972年5月到12月期间，美军对北越展开了不间断的空袭行动，美国方面称之为“后卫行动”。在“后卫行动”期间，美军出动了大量轰炸机，也出动了大量F-4以及其它战斗机进行护航。
北越方面自然也要出动大量战斗机拦截，双方爆发了一系列的空战。 在1972年5月10日上午9点左右，北越2架苏制米格-21战机和美军2架F-4J型战机相遇。 2架美军F-4J战机依靠速度优势迅速拉开和北越米格-21战机的距离，随后对其发射了多枚AIM-9G响尾蛇导弹，其中一枚导弹命中目标，击落了北越1架米格-21战机。 另一架米格-21战机在连续躲过4枚美军的响尾蛇导弹后，反击一枚R-3S环礁空空导弹，但没有命中目标。而这架米格-21在发射导弹后就迅速逃离了现场。 在这场空战后，北越方面在大约半小时后出动战机回击。此次北越出动了12架战机，分别是越军第923歼击机团的4架米格-17战机、921团的4架米格-21战机，以及925团的4架中制歼-6战机。
在9点43分的时候，2架米格-21战机率先和美军4架F-4D战机接触。 美军方面靠着自己战机更多的优势，率先向越军米格-21发射了多枚麻雀空空导弹。其中一架米格-21躲避不及，被击伤后坠毁。 在空战快速发生后，越军的4架歼-6率先支援友军，进入战场。
在现场越美双方形成5打4的态势后，美军方面先前取得战果的F-4D战机又发射2枚麻雀导弹，击毁了一架歼-6战机。 但是就在这架F-4D战机取得战果时，北越飞行员阮文福驾驶的一架歼-6战机，已经绕到了这架F-4D背后，一阵机炮扫射击落了这架F-4D战机。 这架F-4D的飞行员罗伯特·洛奇（Robert Lodge）少校当场被机炮打死，后座武器操作员罗杰·洛彻（Roger Locher）少尉跳伞逃生，在越南丛林里野外求生23天后被美军直升机救走。
罗伯特·洛奇少校（前）和罗杰·洛彻（后）少尉 之后双方缠斗约20分钟再没有损伤，越南方面因为歼-6战机燃油耗尽率先撤退。 同一天的10点02分，北越方面再次出动4架歼-6去迎击美军第336中队的4架F-4E战机。 有意思的是，因为当时战机的雷达系统都不好，所以美越双方战机均在接近后没有发现对方。 越军歼-6在上，美军F-4E在下，双方战机居然垂直了。 当双方战机靠近后，靠目视才发现对方。
这时候越军最后面一架歼-6战机（飞行员黎文通）抓紧机会降低高度，一个急转弯飞到了美军机队后面，一轮机炮当场击落一架F-4E战机。 其它F-4E战机反应过来后，对其发射了多枚空空导弹，但都被这架歼-6战机躲开。 随后两方混战在一团，但均没有再产生战果。在双方缠斗18分钟后，歼-6首先因为燃油耗尽撤离战场。 但飞行员黎文通因为战机燃油彻底耗尽，在降落机场的时候着陆失败，战机坠毁飞行员当场牺牲。 在这几起空战后，美军对于歼-6居然能击落先进的F-4大惑不解，表示这到底是什么飞机啊？ 美国一度对歼-6能击落F-4战机大惑不解 经过研究，美军发现除了是中越飞行员技术过硬外，也和美国空军F-4机群编队，以及战术使用有问题。 吸取了这些教训后，美国专门成立了“假想敌部队”，用于精进空军战术。
