Konstrukcja J-15 jest wolnonośnym średniopłatem o konstrukcji mieszanej, metalowo-kompozytowej. Składane skrzydło pasmowe z podwójnym usterzeniem pionowym i dodatkowymi powierzchniami sterującymi przed krawędzią natarcia skrzydła. Wzmocnione podwozie trójzespołowe, chowane, z przednim poparciem. Na lewej burcie samolotu wysuwana końcówka do tankowania paliwa w locie. Napęd stanowią dwa silniki turbowentylatorowe.
Uzbrojenie Na końcach skrzydeł samolotu, w odróżnieniu od oryginalnego Su-33, Chińczycy zainstalowali odstające od płata belki do podwieszania uzbrojenia. Sugeruje to zastosowanie w tych miejscach kierowanych pocisków rakietowych powietrze-powietrze PL-8, chińskich kopii, izraelskich Pythonów-3, które mają większą rozpiętość niż radzieckie R-73, dla których pierwotnie przeznaczone były belki na końcach skrzydeł. Drugim pociskiem przeciwlotniczym ma być PL-12, chińska kopia rosyjskich R-77 z aktywnymi głowicami radiolokacyjnymi. Upubliczniono fotografię J-15 z takimi rakietami. Używany do prób na lotniskowcu J-15 miał podwieszone makiety rakiet przeciwokrętowych YJ-83K. Niewykluczone jest zastosowanie niekierowanych pocisków rakietowych kalibru 90 – 122 mm, klasycznych bomb o wagomiarze 250 kg (standard w chińskim lotnictwie bojowym), jak również integracja z samolotem bomb kierowanych.