馆内还有一架珍贵的歼-12轻型战斗机原型机。歼-12是我国摆脱苏联制式飞机系列设计格局以后，第一架从机体设计到部件制造完全由中国人自行完成的轻型喷气式战斗机，是我国航空工业发展史上的一块重要里程碑。
1968年，我国空军提出了研制“小歼”（即后来的歼-12）的计划，受当时政治环境的影响，关于“小歼”的设计思想，曾有“适应人民战争需要，开展空中游击战”的提法，其本意是要搞出一种高度机动灵活、短距起落、维护简单、造价低廉的小型战斗机。当年7月，南昌飞机制造厂开始进行方案设计，首架原型机于1969年12月26日首飞成功。1978年2月，因装备体制调整而停止研制。
歼-12共生产了6架，其中1架作为静力试验机，其余5架为试飞原型机，除了南京航空馆一架外，还有两架在中国航空博物馆收藏，另外两架保存在南昌飞机制造厂。
