Кроме уже решенной проблемы дальности полета, конструкторы занимались совершенствованием системы вооружения самолета. Работы. начавшиеся но программе МиГ-31М — о ней ниже — и его совершенно нового комплекса вооружения. требовали длительных испытаний. До появления в строю этой модификации было необходимо усовершенствовать прежнюю в связи со следующими событиями.
В 1985 г. в Москве органами КГБ был задержан некий гражданин Адольф Толкачев. Выяснилось, что он. будучи агентом западных спецслужб, передавал хозяевам секретные данные по системам вооружения МнГ-29 и МиГ-31. Шпиона признали виновным, но секрет был уже разглашен. Причем, ущерб от действий Толкачева был значительно серьезней. чем от Беленко, в свое время перегнавшего МиГ-25 во вражеский стан.
Это вынудило конструкторов ускорить введение на МиГ-31 новой системы вооружения. В результате появился МиГ-31Б («изделие 01Б») с улучшенной радиолокационной станцией и доработанными ракетами Р-ЗЗС. Боевая нагрузка осталась прежней, но за счет улучшенного БРЭО и ракет возможности комплекса возросли в 1.3–2,5 раза. Призводство модификации началось в начале 1991 г.
Как и в случае с МиГ-25ПДС, после акции Толкачева все ранее выпущенные МиГ-31 («изделие 01 —) необходимо было доработать до стандарта МиГ-31Б. Доработанные строевые самолеты получили обозначение МиГ-31 БС (-изделие 01БС-). Заодно установили штангу дозаправки на тех машинах, где ее не было.
В инициативном порядке работы по усовершенствованию МиГ-31 провели инженеры Горьковского авиазавода под управлением Главного конструктора К. И. Миндрова. Для отработки был выделен самолет с/н 0503. Усовершенствования касались как конструкции планера, так и систем самолета. Конструктивные изменения направлялись на улучшение тех-. нелогичности с учетом опыта эксплуатации МиГ-31 в строевых частях. Наибольшим доработкам подверглась топливная система и система топливной автоматики. В связи с изменением объемов фюзеляжных баков была изменена конструкция нижней части фюзеляжа. В самолете нашли свое воплощение несколько новых оригинальных идей, но постройка его задержалась, летные испытания выявили необходимость доводки топливной системы, а времени уже не было — полным ходом шли работы по МиГ-31М. Самолет 0503 опоздал с появлением на свет, но очень много его конструктивных решений, в т. ч. новая топливная система, перешли на новый перехватчик. Впоследствии 0503 участвовал в процессе летно-конструкторских испытаний МиГ-З1М
В 1985 г. появился значительно измененный вариант «тридцать первого" — «изделие 05». Самолет имел новую систему вооружения, включавшую более мощную РЛС «Заслон-М» (возможности ее в 1,5–2 раза выше, чем у предыдущей) и шесть новых дальних ракет.
Ракета, разработанная МКБ «Вымпел», имела не только намного лучшие характеристики, чем Р-33, но и принципиально иную систему наведения. Для увеличения маневренности она была сделана динамически неустойчивой, на последней ступени траектории использовалась активная радиолокационная система наведения.
Как и прежде, ракеты находились под самолетом в полуутопленном положении, только вместо 4 гнезд (2X2) на МиГ-З1М их было 6 (3X2). (Существовал и вариант максимальный боевой нагрузки: плюс к дальним, на пилонах подвешивались еще 4 новейших ракеты средней дальности РВВ-АЕ. Пушку сняли.
Самолет оснащался новой оптико-электронной системой, состоявшей из инфракрасного визира и лазерного дальномера. Больший диаметр антенны РЛС потребовал большего обтекателя. Чтобы не мешать обзору летчика, носовая часть перед кабинами экипажа была отклонена вниз на 7 град.
Значительные новшества коснулись кабин летчиков. Изменились откидные части фонаря членов экипажа. Лобовое стекло кабины летчика для улучшения обзора стало моноблочным и искривленным. У штурмана наоборот — ручку управления сняли, ему не нужно было сажать самолет, поэтому окошки стали меньшими, а перископ вообще убрали. Другого очертания стал гаргрот.
Возросший взлетный вес повлек установку и более мощных двигателей Д-30Ф-6М. Наплывы перед крылом расширились и получили другую форму. На концах крыла установили большие сигарообразные контейнеры с оборудованием электронной разведки. Кили и обтекатели антенн на них стали иных форм. Штанга дозаправки переместилась на правый борт.