Несмотря на начало строительства серийных машин продолжались испытания опытных экземпляров. Существенной доработке подверглось хвостовое оперение. Для улучшения путевой устойчивости и управляемости увеличили площадь килей, изменив их форму и конструкцию. Установили дифференциально управляемый стабилизатор, изменили форму подфюзеляжных гребней. Доработки позволили увеличить приборную скорость до 1300 км/ч. В серию их внедрили настолько быстро, что МиГ-25 в первоначальном варианте выпустили в очень небольшом количестве. Часть опытных перехватчиков передали в авиационные полки ПВО для скорейшего освоения новой техники. Начался новый этап в биографии самолета – этап производства и эксплуатации.
Летные исследования на прототипах продолжались довольно долго и после принятия машины на вооружение. Так, в 1973 г. удалось установить целый ряд новых мировых авиационных рекордов скорости, высоты полета и скороподъемности. 8 апреля А. Федотов пролетел 100-километровый замкнутый маршрут со средней скоростью 2605,1 км/ч. Более низкая скорость по сравнению с 1000-километровым маршрутом объясняется тем, что на короткой замкнутой дистанции высокую скорость выдержать сложнее. 4 июня Б. Орлов набрал высоту 20 ООО м за 2 мин 49,8 с. В этот же день П. Остапенко на том же опытном облегченном перехватчике достиг высоты 25 ООО м за 3 мин 12,6 с, а 30 000 м – за 4 мин 3,86 с. Подготовленную для рекордов машину использовали и для достижения нового динамического потолка. 25 июля А. Федотов в двух полетах достиг феноменальных высот. С грузом 1 т удалось подняться на 35 230 м, что на 5253 м превышало его собственный рекорд шестилетней давности, а без груза была зафиксирована высота 36 240 м (абсолютный мировой рекорд). До последнего времени не сообщалось, на каких прототипах устанавливались конкретные рекорды, но известно, что это были облегченные первые машины (Е-155Р-1, Е-155Р-3, Е-155П-1).
С 1971 г. Горьковский авиазавод приступил к выпуску перехватчиков МиГ-25П (изделие «84»). Конструкция первых серийных машин была аналогична опытным. Самолеты установочной партии (их построили в небольшом количестве) имели вертикальное оперение и подфюзеляжные гребни старой конструкции, а на законцовках крыла были установлены балансировочные штанги с так называемыми «ластами» – дополнительными вертикальными плоскостями треугольной формы для улучшения путевой устойчивости. В процессе производства на МиГ-25 установили кили увеличенной площади с одновременным изменением конструкции подфюзеляжных гребней. Это позволило отказаться от «ласт» на законцовках крыла.
Силовая установка первых серийных перехватчиков состояла из двух двигателей Р15Б-300, на самолеты более поздних выпусков ставились более экономичные двигатели Р15БД-300, отличавшиеся также конструкцией коробки приводов.
В качестве основного элемента бортового комплекса вооружения на первых перехватчиках использовалась радиолокационная станция «Смерч-A» (РП-25, или изделие «720»), которая обеспечивала поиск и обнаружение цели либо самостоятельно (в автономном режиме), либо по целеуказанию с земли. Далее захват цели, ее сопровождение, выведение самолета в зону пуска ракет и выдача целеуказаний головкам самонаведения производились в автоматическом режиме. На самолеты МиГ-25П более поздних выпусков устанавливалась модернизированная РЛС «Смерч-А2» (изделие «720М»).
В качестве бортового оружия использовались четыре ракеты Р-40 (изделие «46»): две – типа Р-40Р («46Р») с полуакгивной радиолокационной головкой и две – типа Р-40Т («46Т») с инфракрасной (тепловой) головкой самонаведения на заключительном участке полета. Ракеты разного типа подвешивались попарно на пусковых устройствах под каждой консолью крыла.
Миг-25П был оборудован системой «Полет-1 И», позволявшей в значительной степени автоматизировать полет. Система имела связи с бортовой РЛС и аппаратурой наведения. Благодаря этому выведение самолета в район цели могло производиться в двух режимах: автоматическом и полуавтоматическом. Автономно обеспечивались режимы набора высоты и заданной скорости, стабилизированного полета на высоте и скорости, стабилизации углов курса, тангажа и крена, приведения к горизонту. Автоматически ограничивались перегрузка и угол атаки.
