Опыт боевого применения истребителей МиГ-21, от Вьетнама до Индии и Ближнего Востока, тщательно изучался и анализировался в Советском Союзе с целью дальнейшего увеличения боевой эффективности самолета. Данный анализ боев выявил необходимость улучшения возможностей истребителя по ведению боев на малых высотах, увеличения продолжительности полета и расширения ассортимента боевой нагрузки.
Истребители МиГ-21 третьего поколения были оптимизированы для действий на больших и средних высотах, но не уровне моря. В феврале 1971 г. ОКБ Микояна приступило к разработке абсолютно новой модификации самолета МиГ-21, предназначенного специально для ведения воздушных боев у земли.
Внутри новый вариант фактически представлял собой новый самолет, а не модернизацию существующих вариантов, хотя внешне не сильно отличался от МиГ-21МФ.
Раннее утро. Югославский МиГ-21бис (бортовой номер «210» черного цвета) выруливает на старт перед учебным полетом. В высшем командовании ВВС Югославии доминировали сербы, но половину летчиков самолетов МиГ-21 составляли хорваты. Несколько хорватов дезертировали из югославских ВВС вместе со своими самолетами.
МиГ-21бис-САУ ВВС Югославии (бортовой номер «125» черного цвета), самолет полностью окрашен в светло-серый цвет. Истребитель вооружен ракетами К-13Л, подвешенными ни внешние подкрыльевые пилоны. С распадом Югославии опознавательные знаки ВВС изменились.
Вариант МиГ-21бис проектировался на основе планера самолета МиГ-21МФ, но конструкция планера подверглась радикальным изменениям. Для облегчения самолета большинство стальных конструкций заменили титановыми. Полностью был обновлен состав приборною оборудования кабины, выполненной по типу кабины истребителя МиГ-23. На новый вариант поставили усовершенствованный радиоприцел и аппаратуру системы инструментальной посадки РСБН (радиосистема ближней навигации).
В качестве силовой установки был использован турбореактивный двигатель Туманского Р-25-300 с улучшенной системой форсажа. Форсаж теперь разжигался за более короткое время. Новый двигатель имел меньшие расходы топлива, что вместе с увеличением емкости внутренних топливных баков до 2880 л исключительно положительно сказалось на продолжительности и дальности полета.
Истребители МиГ-21 и МиГ-23 на аэродроме испытательного центра бундеслюфтваффе в Маннинге. На переднем плане – МиГ-21 бис-САУ (24+20), за ним – МиГ-21МФ (23+17). Хорошо видно различие в форме гаргротов самолетов МиГ-21 двух модификаций.
МиГ-21бис ВВС СССР заходит на посадку. Самолет камуфлирован пятнами темно-зеленого цвета по коричневому фону, низ – светло-серый. Так в середине 70-х годов было окрашено большинство советских МиГ-21.