Первый экземпляр самолета отличался от МиГ-25П лишь силовой установкой. Тем не менее, МиГ-25МП стал совершенно новой машиной. Достаточно сказать, что планер его подвергся существенной переделке. При этом доля нержавеющей стали сократилась с 80 до 50 %, вдвое возросло применение титановых и втрое – алюминиевых сплавов.
По сравнению с МиГ-25 изменилась конструкция крыла, появились корневые наплывы и отклоняемые носки. Лучше стала и механизация крыла. Кроме этого, усилили шасси, основные опоры, на которое установили двухколесные тележки, убирающимися вперед по полету. Передняя же опора убиралась назад. Передние створки ниш уборки основных стоек шасси стали одновременно и тормозными щитками. Увеличилась емкость топливной системы. Но главной особенностью самолета стали РЛС «Заслон» с пассивной фазированной антенной решеткой и ракеты большой дальности Р-33, размещенные тандемно в полуутопленном (конформном) положении под фюзеляжем. В отличие от МиГ-25П на самолете появились шестиствольная пушка ГШ-6-23 калибра 23 мм и убирающийся теплопеленгатор обзора передней полусферы.
Конечно, это несколько упрощенное описание отличий самолета, поскольку в ходе его проектирования рассматривались многочисленные варианты компоновок несущей поверхности, вооружения и отдельных систем. Да и полный рассказ о машине выльется в солидную монографию.
Следует отметить, что решить подобную задачу пытались и в других конструкторских бюро, но заказчик отдал приоритет ОКБ-155. Первый прототип МиГ-25МП (изделие «83/1») построили в Москве весной 1975 года и сдали на летные испытания со старым крылом и средствами аварийного покидания (катапультные кресла КМ-1М) от МиГ-25П. В том же году 16 сентября А.В. Федотов опробовал машину в полете. Вскоре крыло самолета заменили штатным и в мае 1976 года к испытаниям подключили вторую машину с полным комплектом оборудования, первый полет на которой выполнил П.М. Остапенко.
Решение о производстве МиГ-31 на заводе «Сокол», отраженное в приказе МАП № 256, приняли 10 июня 1974 г. Переделка чертежей фюзеляжа и запуск их в производство шли одновременно с летными испытаниями прототипа МиГ-25ПМ.
В 1976 году на заводе началась подготовка серийного производства самолета МиГ-31, получившего обозначение «тип 01» и изготовление двух машин установочной партии. От опытных самолетов они отличались, в частности, увеличенным размахом закрылков, меньшими площадью горизонтального оперения и углами его отклонения и стреловидности, большим плечом вертикального оперения за счет удлинения фюзеляжа, Сократились размеры тормозных щитков и возрос угол их отклонения. Эти изменения произошли после летных испытаний первых прототипов.
Первый Е-155МП с весовым эквивалентом РЛС «Заслон», предназначенный для определения основных характеристик машины построили в Горьком в мае 1977 года и в том же месяце самолет предъявили на совместные государственные испытания. Председателем комиссии назначили Е.Я.Савицкого. Второй самолет, предназначенный для испытаний бортового оборудования, собрали в штатной комплектации в конце того же года и передали его в Ахтубинск. 15 февраля 1978 г. впервые был выполнен полет с обнаружением и сопровождением десяти воздушных целей. Эти машины отличались от построенных в Москве увеличенным размахом закрылков, меньшими площадью горизонтального оперения (за счет снятия «ножа» на его задней кромке) и углами его отклонения. Изменилась форма и площадь тормозных щитков.
Опытный Е-155МП в сборочном цехе ММЗ «Зенит»
Затем заказчику сдали три самолета второй и шесть – третьей серий. Пятый самолет третьей серии (номер 0305) стал эталоном для серийного производства МиГ-31, которое началось после завершения этапа «А» государственных испытаний в 1979 году.
По результатам летных испытаний в конструкцию самолета внесли ряд существенных изменений. В частности, на передней кромке крыла появились четырехсекционные отклоняемые носки, крыло усилили третьим лонжероном; изменили геометрию и расположение тормозных щитков.
В состав его системы управления вооружением самолета входила РЛС «Заслон» (РП-31, Н007) с фазированной антенной решеткой диаметром 1,1 метра. «Заслон» может обнаруживать бомбардировщики на расстоянии 180 км, сопровождать десять целей в автоматическом режиме на удалении 120 км и одновременно обстреливать четыре из них.
Особенностью МиГ-31 стала его способность к автономным и полуавтономным действиям в обширных географических районах, не прикрытых радиолокационным полем. Используя уникальные возможности «Заслона», перехватчик может играть роль самолета дальнего радиолокационного обнаружения и управления. Группа из четырех МиГ-31 способна контролировать воздушное пространство протяженностью по фронту до 900 км и наводить на цели истребители других типов. Ракетное вооружение МиГ-31 позволяет поражать цели, в том числе малоразмерные и низколетящие, на дальностях, недоступных для других истребителей.