В 1977 г. началось производство МиГ-31 в Горьком; первая серия состояла всего из двух самолетов (заводские номера 0101 и 0102. бортовые – голубые «011» и «012» соответственно). вторая – из трех (заводские номера 0201. 0202. 0203. бортовые- голубые «201», «202». «203»): третья – шесть. Все эти перехватчики предназначались для проведения летных испытаний. Первый МиГ-31. изготовленный в Горьком, был аэродинамическим эталоном для серии и имел ряд отличий от прототипов: второй, борт «012» – предназначался для испытаний бортового оборудования. Борт «305» – самолет третьей серии – являлся эталоном для серийного производства.
Этап А летно-конструкторских испытаний. включавший общий облет МиГ-31 и снятие его основных характеристик летчиками ОКБ. завершился в декабре 1978 г. Председателем Государственной комиссии, как и в случае с МиГ-25. был маршал авиации Е.Я.Савицкий.
Кроме снятия характеристик самолета. отрабатывались РЛС и ПрНК. Работа навигационной системы проверялась в полетах, производившихся в высоких широтах. Предварительно комплекс отрабатывали на спарке МиГ-25 Борис Орлов и Леонид Попов. Полеты проводились с заполярных аэродромов. МиГ- 25 с новым комплексом для страховки сопровождали Ту-128 из состава ИАП, базировавшихся в Амдерме или Нарьян-Маре. Во время выполнения одного из таких полетов. 17 июля 1978 г.. два сопровождающих Ту-128 столкнулись в воздухе, одному перехватчику удалось дотянуть до Нарьян-Мара, второй – рухнул в Ледовитый океан в 60 км от берега, экипаж был спасен.
Первые полеты перехватчик с установленной ФАР выполнил в 1976 г., а 15 февраля 1978 г. впервые в полете РЛС МиГ-31 обнаружила и сопровождала на проходе десять воздушных целей. В октябре 1978 г. космическая разведка США засекла успешный перехват маловысотной мишени новым советским самолетом. Факт стал известен общественности, и пресс-секретарю Пентагона Томасу Россу пришлось дезавуировать свое заявление, сделанное всего месяц назад: «Нет доказательств, что Советы могут сбивать крылатые ракеты или мишени, имитирующие такие ракеты.»
Этап А благополучно завершился в декабре 1978 г., ни одного опытного самолета потеряно не было, зато на этапе Б проишествий с первыми МиГ-31 случалось более чем достаточно. Борт «011» разбился 20 сентября 1979 г. во Владимировке из-за пожара двигателей. П.М.Остапенко и штурман-испытатель Л.С.Попов катапультировались в 80 м от земли. Эта машина стала первым потерянным Миг-31. С одним работающим двигателем посадил перехватчик Борис Орлов. По воспоминаниям Валерия Меницкого серьезные ситуации на МиГ-31 случались каждую неделю, то летели лопатки турбин, то приходилось в полете останавливать двигатель.