叙利亚的米格-25是否被以色列击落过，以色列F-15是否被叙利亚的米格-25击落过，这些都是争论不清的事情。但伊拉克的米格-25确实参加了战斗。在两伊战争中，伊拉克米格-25被广泛用于侦察和骚扰性轰炸。伊朗声称用F-14的“不死鸟”导弹击落11架，另有3架伊拉克米格-25被其他伊朗战斗机击落。伊拉克则声称伊拉克米格-25击落过伊朗F-4战斗机和EC-130电子战飞机各一架。在第一次伊拉克战争和后来的禁飞区摩擦行动中，若干架米格-25被击落。然而伊拉克米格-25也击落了一架美国海军的F-18。在另一次空战中，一架伊拉克米格-25在遭到8架美国F-15战斗机的追杀时，转身一个回马枪，迫使一架EF-111逃出战区，把EF-111掩护下的F-15撂给伊拉克的地空导弹，结果一架F-15被捅了下来，也算是间接击落。更有意思的是，米格-25在偷袭不成，或者遇到伏击时，可以调转身来，用速度甩掉追射的空空导弹，这是通常战斗机做不到的。在一次空战中，两架米格-25受到两架F-15的追杀，在逃跑过程中，又有两架F-15加入追杀。4架F-15共发射了10枚“麻雀”导弹，但没有一发追上目标。这样的事情在战争中发生了好几次。美国空军对米格-25的评价是具有第四流的攻击能力，但是第一流的逃命能力。不过这么说也不大公平，米格-25作为空战战斗机来说，技术水平比F-15落后很多，F-15胜之不武。
在两次伊拉克战争之间的禁飞区作战中，伊拉克米格-25经常利用速度和高度的优势打擦边球，美国空军的战斗机常常来不及反应，伊拉克米格-25已经逃之夭夭。于是美国开始派遣挂载“针刺”防空导弹的“捕食者”无人机作为诱饵，试图打伊拉克米格-25一个冷不防。2002年12月23日，一架伊拉克米格-25发现一架美国的“捕食者”无人机，双方同时发射导弹，但“捕食者”没有捕到食，反而成了食。历史上第一次有人驾驶和无人驾驶的战斗机之间的对抗以无人机的失败告终。但是在第二次伊拉克战争中，残存的米格-25不是在地面被摧毁，就是被活埋进沙漠中，战后被占领的美军挖出来，其中一架现在被送到代顿的美国空军博物馆。
米格-25是米格设计局的骄傲，米格人用简陋的技术实现了不可思议的性能。米格人的雄心不仅于此，还在米格-25的基础上，设计了一架超声速商务飞机，不过这停留在纸面上，没有到详细设计的阶段。
早在1965年，苏联已经在研制比“旋风”更先进的雷达了，米高扬开始研究新型截击机的问题，国土防空军也在考虑图-128和苏-15的下一代。在别连科叛逃4年前的1972年，国土防空军已经发布新型截击机的要求，米格已经开始动了。西方一直流行米格-31是别连科暴露米格-25的机密后的应急之举的说法，这其实并不确切。事实上，米格-31在别连科叛逃前的1975年9月16日已经由试飞员费多托夫首飞。别连科也在审讯中告诉美国情报机关，米格正在设计新的“超级米格-25”，只是他的很多描述和后来的实际情况有很大的差距，这可能是他作为前线飞行员不能接触到更高级的机密，只有道听途说的缘故，也可能是米格设计局因为别连科的叛逃而中途改变最后生产型的设计细节。
20世纪70年代时，美国的三倍声速轰炸机没有实现，但高亚声速超低空突防的B-1轰炸机和巡航导弹成为越来越现实的威胁。苏联漫长的北冰洋海岸线成为美国轰炸机或者巡航导弹入侵的最快捷的途径。荒无人烟的极北苦寒的冰原难以部署大量的地面雷达站和防空导弹基地，传统的机载雷达难以可靠地截获超低空高速目标，地面杂波早已湮没了有效信号。新型脉冲多普勒雷达可以从杂波中抓出运动目标，但现有截击机不具备装备更大、更重的新型雷达的条件，国土防空军急需一架具有强大雷达、可以下视下射而又速度快、航程远的截击机，以保卫广袤而人迹罕至的北方国土。米格-25的机体大，速度快，是天然的候选。米格设计局决定在米格-25的基础上，加长机身以容纳双座，增强机体以提高机动过载容限，换用涡扇发动机以降低油耗，最重要的是，采用先进的无源相控阵雷达和数据链，实现自主、自动的多机协同作战。
代号Ye-155MP的新型截击机并不是一开始就直接从米格-25开始发展，而是回过头去，重新检视了多种方案，其中包括变后掠翼方案、单垂尾方案、并列双座方案、S形前缘的无尾三角翼方案等，不过两侧的楔形进气口一直没有变。由于航程较远、续航时间较长，变后掠翼的方案在开始很受赏识。但重量、复杂性等因素最终使简单的带小边条的固定翼方案胜出，定名米格-31。
最后的设计和米格-25很相似，但这是貌合神离。在结构上，米格-31的钛用量从米格-25的8%增加到16%，铝从12%增加到33%，钢的用量从80%降低到50%，以减轻空重。不过这依然不是体轻如燕的林妹妹，而是膀大腰圆的孙二娘。米格-31的最大起飞重量达到惊人的46吨，比已经巨大的苏-27还重50%，比加重的苏-30还重35%。
米格-31的发动机从米格-25的两台图曼斯基R-15涡喷换成两台加力推力达145.9千牛的索洛维耶夫D-30涡扇发动机，这曾经是世界上推力最大的战斗机发动机，也是苏联战斗机上第一次使用涡扇发动机。涡扇的好处是省油，而不是高速性能，所以米格-31从一开始就有意识地放弃了米格-25的高速性能。否则光从推重比和气动外形来说，米格-31应该是可以达到3倍声速的，而不是最后那样限制到马赫数2.8。米格-31以马赫数2.35巡航时，航程可达700千米；以高亚声速巡航时，航程可达1200千米；挂副油箱、以马赫数0.8巡航时，航程更是达到3000千米。为了延长飞行员在空中的耐久力，米格-31还特地为飞行员们提供了按摩椅、塑料管装的自加热的汤或饮料，还有尿袋。米格-31的翼根有不大的边条，机动性有所提高，过载容限从4.5g增加到5g，并且容许在海平面达到1500千米/小时（马赫数1.25）的超声速。大部分超声速战斗机都不能在海平面达到超声速，只有像“狂风”F-3、F-22等不多的几种战斗机能做到。米格-31的机内载油量超过16吨，也就是说，一般的重型油罐车一车才刚够一次出动的。为了改善简易跑道和结冰跑道上的起飞着陆性能，米格-31采用了并列双轮前起落架和串列双轮主起落架，后者在战斗机上十分罕见。