В связи с высокой степенью преемственности с Р-23 изготовление матчасти шло быстро. В том же 1975 г. провели два баллистических пуска «изделий 142» с нештатной наземной установки, под новую ракету переоборудовали МиГ-23М № 7110. В соответствии с решением ВПК с начала следующего года планировались испытания с МиГ-23МЛ № 125 и 126. Этим же документом предусматривалась проработка пассивной радиолокационной ГСН для стрельбы по самолетам типа АВАКС, но это направление было реализовано значительно позднее, уже применительно к ракетам типа К-27. В следующем 1976 г. восемью пусками «изделий 142» завершились заводские испытания. Спустя еще год был выполнен и основной объем государственных испытаний, к проведению которых были дополнительно привлечены МиГ-23М № 8530 и ряд прототипов МиГ-23МЛ (№ 124, 125, 126). Однако выявленные недостатки ГСН потребовали дополнительных доработок, так что полеты и пуски ракет продолжались до 1979 г. Устойчивость работы самолетного двигателя при пуске ракет исследовалась на МиГ-23МЛ № 125.
Первоначальный замысел разработки ракеты К-24 определялся перспективой применения новой радиолокационной ГСН. Однако в результате была создана ракета, практически все элементы которой по уровню совершенства превосходили Р-23. Поддержание производства Р-23Т параллельно с «радийной» К-24 было абсурдно. Кроме того, выявились и некоторые перспективы дальнейшего совершенствования тепловой ГСН. В результате по решению ВПК от 4 апреля 1975 г началась разработка К-24Т («изделие 160»). Эскизный проект был выпущен в 1976 г., но ряд элементов ракеты изготовили еще на год раньше. Однако из-за запаздывания «Геофизики» с разработкой и поставкой головки 23Т4 летные испытания начались только в 1978 г двумя пусками с земли и 11 — с МиГ-23МЛ № 125 и МиГ-23П № 142. В следуюш, ем году провели шесть программных и восемь управляемых пусков тепловых К-24, к испытаниям присоединился и самолет № 141.
В 1979 г осуществили пуски 14 боевых и двух автономных ракет, завершив второй этап государственных испытаний подписанием соответствующего акта в начале 1980 г. В следующем году утвердили акт государственной комиссии с рекомендацией принять ракету на вооружение. В летных испытаниях теплового варианта участвовали прототипы МиГ-23МЛ (N“124 и 125) и его модификации для ПВО МиГ-23П (№ 141 и 142), а также «спарки» МиГ-23УБ(№ 1301 и 202).
Формальное принятие новой ракеты в качестве штатного вооружения самолетов МиГ-23МЛ и МиГ-23П было осуществлено по постановлению от 6 апреля 1981 г.
Ракеты Р-24 успешно применялись с самолетов МиГ-23МЛ входе вооруженного конфликта в Южном Ливане в 1982 г По заявлениям сирийской стороны, этим истребителям удалось с «сухим счетом» сбить три F-15 и один F-4.
Позднее ракета в соответствии с совместным решением ВВС, Министерств радиопромышленности и авиапромышленности от 28 октября 1983 г прошла очередную модернизацию. Уже в 1984 г были проведены первые четыре пуска ракет К-24М, оснащенных усовершенствованными ГСН с повышенной помехозащищенностью и способностью захвата малоскоростных целей. В 1985 г с МиГ-23М N“420 выполнили пуски четырех боевых и одной телеметрической К-24М, в том числе по помехопостановщику Ту-16 и по вертолету Ми-4, стоящему на земле с работающим двигателем и вращающимся винтом. В 1986 г осуществили еще восемь пусков по МиГ-21, имитирующему крылатые ракеты, после чего Р-24М («изделие 140М») приняли на вооружение.
Отметим, что еще в 1981 г рассматривался вариант ракеты с активной радиолокационной ГСН. Несмотря на положительные результаты исследований, это направление так и не реализовали: основные силы конструкторов пришлось сосредоточить на создании активных ГСН для более современных ракет.
Важным событием, связанным с историей создания и эксплуатации ракет семейства Р-23/Р-24, стала ускоренная разработка нового радиоэлектронного и ракетного вооружения для самолетов типа МиГ-25 после известного эпизода с посадкой летчика Беленко в Японии. Как известно, сверхскоростные перехватчики ПВО были вскоре переоснащены РЛС «Сапфир-25» (РП-25), созданной на базе «Сапфир-23», атакже перевооружены ракетами Р-40Д с радиолокационной головкой самонаведения РГС-25, унифицированной с РГС-24.
В целом разработка ракеты К-24 стала заметной вехой в истории отечественного ракетостроения. За счет реализации оригинальной схемы функционирования впервые удалось достичь превосходства по максимальной дальности над американскими аналогами применительно к вооружению самолетов фронтовой авиации.