因此，当在2012年年中出现一张照片，某个外形可疑、已被部分拆卸的机身正在中国公路和高速公路上被运往某地时，所有人都震惊了，当时的人们透过保护罩只能看到它的轮廓和外形。最初，这架飞机被认为可能是一架拆解的JL-10教练机或其它某种更传统的飞机。然而，在几个月后的当年9月，沈飞集团拍摄的照片展示出一架编号为31001的完整组装飞机，其气动布局与之前不为人注意的F-60几乎完全相同。
这架飞机于2012年10月31日进行了首飞，距离第一架歼-20技术验证机试飞仅一年半时间，这标志着中国成为当时全世界第二个同时试飞两种隐形战斗机的国家。
有点令人惊讶的是，在2012年11月举行的珠海航展上，一个展台上甚至展出了这款新型飞机的模型，这意味着这款飞机可以出口或者可能打算出口。随后，该机被中航工业正式命名为FC-31（似乎是延续了把枭龙战斗机外贸型命名为FC-1和把歼-10A外贸型命名为FC-20的惯例）。
据悉，做出更多改进的第二架原型机在2015年至2016年间制造完成，并于2016年12月23日进行了首飞。该原型机保留了与31001相同的气动布局、尺寸和平面形状，但在飞行操纵面和翼片外形方面进行了改进。它还用加固整体式座舱盖取代了分体式座舱盖，并换装了推力更大、制作材料更先进的WS-13E发动机，在飞行时已见不到明显的黑烟（第一架原型机使用的发动机被认为是RD-93或WS-13A，其明显特征是它们能喷出黑烟）。
该原型机在航空圈内部被称为“FC-31V2”，表示它是同一型飞机的“第二个版本”。FC-31V2最终在2019年底被涂上了低调的灰色，并赋予了编号31003，这让人怀疑缺失的31002很可能是FC-31V1的静态测试机。
FC-31在各种航展和武器博览会上展现出相对开放的形象，再加上中航工业对其出口前景大肆宣传，这就给人留下了这样一种印象：无论是在主流军事媒体上，还是在部分解放军观察家中间，该机都被看作是一种主要用于出口的第五代战斗机。但随着时间的推移，可以看出FC-31的出口前景明显受限，中航工业对向海外推销这款战机也大多是三心二意的。
事实上，FC-31采用的机身显然是带有内部弹舱的全尺寸机身，有能力发展成为合适的第五代战斗机；然而，生产这种战斗机将需要对飞机的航空电子设备套件和武器套件进行大量的额外研发工作；还需要建设维修保养等基础设施；以及进行更多的飞行和系统测试等——所有这些都将涉及到大量的资金、时间以及有意愿承担相应的风险。
当时，中国人民解放军尚未对FC-31（或FC-31衍生机）表示出兴趣，因此该项目并未获得中国人民解放军的任何承诺和资金支持，也没有任何外国政府作出承诺或投入资金支持FC-31发展成为一种适合出口的现成战斗机。因此，中航工业、沈飞集团或中国政府可能从未认真考虑过将FC-31研发成专供出口的第五代战斗机。然而，毫无疑问，FC-31可能有助于宣示中航工业具有研发未来第五代战斗机的能力，该战斗机有可能会被投向国际市场，中航工业也想与潜在客户展开接触以评估它们是否会对这款战机感兴趣。