Уже на перехватчиках МиГ-25П первых серий (изделие «84») вносились некоторые изменения по результатам не прекращавшихся испытаний. Тем не менее, машины имели еще «атавизмы» в виде килей и подфюзеляжных гребней старой конструкции, а на законцовках крыла — балансировочные штанги с «ластами».
Первые серийные перехватчики поступили в 1969 г. в Центр боевой подготовки истребительной авиации ПВО и в один из боевых полков для проведения войсковых испытаний. Предстояла большая работа, быть может, — не меньшая, чем при создании самолета: освоение новой техники летчиками и техниками, выработка тактики боевого использования, «шлифовка» документации, регламентирующей эксплуатацию. Полк находился недалеко от г. Горького, что несколько облегчало освоение — специалисты, как говорится, были под боком.
На войсковых испытаниях, проводившихся на полигоне ГНИКИ ВВС, МиГ-25П показал себя с самой хорошей стороны. Незначительные замечания, без которых испытаний и не бывает, оперативно устранялись. Мишени, удиравшие от перехватчика со скоростью до 2700 км/час на высоте 20 000 м, не смогли уйти от выпущенных с него ракет Р-40. Причем пуски проводились по целям, находящимся и в передней, и в задней полусферах.
С 1971 года горьковский авиазавод приступил к полномасштабному выпуску перехватчиков МиГ-25П (изделия «84»). Он уже существенно отличался от предшественников: кили большей площади, отрицательное поперечное V крыла (вместо «ласт»), подфюзеляжные гребни иной конфигурации.
РЛС «Смерч-A1» (РП-25 или изделие «720») и прицел К-10 обеспечивали самолету возможность выполнить задачу. Он мог обнаружить цель самостоятельно или по целеуказанию с земли в системе «Воздух-1». Дальнейшее (захват и сопровождение цели, выдача целеуказаний головкам ракет) было уже делом автоматики.
Четыре ракеты Р-40 (две — Р-40Р с полуактивной радиолокационной головкой и две — Р-40Т с инфракрасной головкой самонаведения) представляли собой грозное оружие.
Серьезному усовершенствованию подвергся перехватчик после того, как В. Беленко угнал его в Японию, а японцы пригласили на изучение самолета американцев. Не оставалось сомнений в том, что американцы поработали скрупулезно. Для сохранения боеспособности перехватчиков, составлявших основу самолетного парка ПВО, требовалось срочно доработать выпускавшиеся серийно и построенные ранее машины под новую систему вооружения. Согласно постановлению правительства от 4 ноября 1976 г. для решения проблемы были мобилизованы предприятия авиационной, радиотехнической и других отраслей оборонной промышленности.
В кратчайшие сроки работы были спланированы и проведены. На самолет установили новый тип РЛС («Сапфир»), теплопеленгатор (26Ш1), новую аппаратуру государственного опознавания, аппаратуру для использования модернизированных ракет (Р-40РД и Р-40ТД) и др. Кроме того, в состав вооружения вошли ракеты ближнего боя Р-60 (Р-60М).