Работы над новой машиной начались в 1972 году, но сроки постоянно затягивались. Несмотря на то, что за первые три года появилось 33 (!) постановления Совета Министров СССР, требовавших ускорения работ, дело двигалось со скрипом. Количество документов, как обычно, было обратно пропорционально эффективности работ. В первый полет МиГ-25МП отправился 16 сентября 1975 года, а в серийное производство пошел только в 1979 году.
В 1980 году первые МиГ-31 (бывшие МиГ-25МП) поступили в строевые полки авиации ПВО. На Западе уже знали о нем. Летчик Беленко, сбежавший в Японию в 1976 году на истребителе МиГ-25 сообщил, что в ОКБ Микояна разработан двухместный перехватчик (модификация МиГ-25) с радиолокационной станцией, способной сопровождать до 20 целей на проходе. Самое интересное заключалось в том, что реальные возможности РЛС СБИ-16 «Заслон» оказались гораздо хуже — беглый летчик сильно преувеличил достижения советской радиопромышленности.
Тем не менее, импульсно-доплеровская РЛС с фазированной антенной решеткой имела уникальные для советской авионики качества: дальность обнаружения воздушных целей до 300 км, дальность сопровождения бомбардировщиков 200 км, истребителей — 90 км в передней полусфере и 70 в задней. Сопровождая одновременно до десяти целей, станция обеспечивала наведение управляемых ракет Р-33 на четыре из них. Эти ракеты имеют максимальную дальность пуска 120 км и активную радиолокационную головку самонаведения плюс к ней инерциальное наведение на маршевом участке траектории.
Помимо ракет большой дальности, МиГ-31 могут использовать УР средней дальности Р-40 (как МиГ-25) и ближнего боя Р-60М. На этом перехватчике появилась шестиствольная пушка ГШ-23-6 с боезапасом 260 снарядов. В то же время ограничения по перегрузке (до 5) не позволяют ему вести маневренный воздушный бой.
Дальность полета нового истребителя, по сравнению с МиГ-25, увеличилась в два раза — 2500 км, поэтому МиГ-31 стал заменять в полках авиации ПВО изрядно устаревшие к тому времени истребители-перехватчики Ту-128. К 1991 году МиГ-31 состояли на вооружении в следующих авиационных частях:
В 148-м центре боевой подготовки и переучивания личного состава ПВО (Савастлейка); в 153-м иап (Моршанск, Московский округ ПВО); в 180-м иап (Громово, 6-я армия ПВО); в 174-м гвардейском Печенгском Краснознаменном имени Б. Сафонова иап (Мончегорск, 10-я армия ПВО); в 72-м гвардейском Полоцком иап (Амдерма, 10-я армия ПВО); в 518-м Берлинском иап (Талаги, 10-я армия ПВО); в 786-м иап (Правдинск).
МиГ-31 стал первым советским истребителем-перехватчиком, широко предлагавшимся на экспорт, но кроме Китая никто не проявил к нему интереса. Его демонстрировали на различных авиасалонах, рекламировали под громкими именами «Мини-АВАКС» и «летающий «Пэтриот» (имея в виду высокие качества РЛС «Заслон»), однако успеха вся эта бурная деятельность не имела.
Появился в советских ВВС и полномасштабный «наш АВАКС» — самолет дальнего радиолокационного обнаружения и наведения А-50. Дело в том, что самолеты Ту-126 так и не смогли стать эффективным средством обнаружения (тем более наведения) войск ПВО. Его радиолокационный комплекс «Лиана», неспособный обнаруживать воздушные цели на фоне подстилающей поверхности, то есть в нижней полусфере, не имел резервов для модернизации.
Поэтому на базе транспортного самолета Ил-76 в начале 80-х годов был построен новый самолет ДРЛО А-50, оснащенный радиолокационным комплексом «Шмель». Новый самолет был многофункциональным: помимо обнаружения воздушных целей, его экипаж мог наводить на них истребители ПВО, передавать информацию наземным командным пунктам и самостоятельно работать в качестве воздушного командного пункта.