1967年在多莫达多沃露面的米格-25给西方造成了极大的震撼，美国在惊惶之中加速FX计划。在几经曲折后，F-15走上正轨，开创了战斗机的一个全新的时代，反过来给苏联造成了极大的震撼。苏联情报机构和苏联空军在F-15还没有研制成功时就清楚地意识到，F-15不光继承了美国重型战斗机一贯的电子设备能力和火力强大、航程远的优点，还具有无与伦比的机动性。这对依靠机动性优良但只有简单航电的轻型战斗机和具有优良系统能力但机动性平平的重型战斗机组合的苏联空军带来极大的压力，这好像当年西班牙内战后期I-15/I-16组合面对Bf-109的情况的再现。
1971年，苏联的TsNII-30（苏联国防部下属的装备预研机构）发布了研制新一代战斗机的要求，要求新战斗机能用航炮和近程空空导弹与敌机格斗，同时具有用先进雷达和中程空空导弹作超视距攻击的能力，海平面最大速度要求为1400千米/小时（相当于马赫数为1.14），在11000米高度的最大速度为2500千米/小时，最大马赫数2.35～2.5，海平面爬升率大于300米/秒，升限至少21000米，海平面用机内燃油的航程不小于1000千米，高空机内燃油航程不小于2500千米，起飞推重比不低于1.1～1.2。1972年，苏联空军在此基础上，正式发布PFI（Perspektivniy Frontovoi Istrebitel，意为先进前线战斗机）计划，要求研制和F-15对等的战斗机。但PFI面对的实际上是苏联航空技术的一个坎。
在战争中，数量和质量永远是一对矛盾，强调数量必然要放弃一点质量，反之亦然。但过于强调一面而忽视另一面，都要出问题。传统上，苏联强调数量优势，这不是没有道理的。伦敦帝国理工学院出身的英国奇人弗莱德里克 兰切斯特博士喜欢琢磨事情，汽车发动机、飞机机翼的升力理论，什么都喜欢琢磨，还开办了兰切斯特汽车公司，造过几辆汽车。第一次世界大战期间，他又琢磨上了战争中如何制胜的道理，用微分方程建立了著名的兰切斯特线性律和兰切斯特平方律，日后成为现代作战模拟的重要理论基础。兰切斯特的线性律指出，在战场上互相向对方阵线平均地对射时，双方的数量和质量同等重要，或者说在质量上以一当十的一方在数量上可以只用1/10的力量就和对手打平。但兰切斯特的平方律更加有意思，在可以集中火力和兵力的情况下，数量增加带来的实力呈平方关系增加，或者说两倍的数量实际上达到4倍的实力。这在双方质量相近的情况下自然重要，但对于双方在质量上有差距的情况更加重要，因为质量上弱势的一方可以通过分割歼敌的方法打败质量上优势的敌人。比如说，红军对蓝军在数量上为2∶1占优，在质量上1∶2不利，但红军可以用战术在先拼掉蓝军的一半的同时，进入集中火力近战歼敌的位置。在进入近战之前还是服从线性律，所以红蓝双方各损失一半，红军实际损失数量是蓝军的一倍。但在接下来的近战中，红军就可以发挥数量优势，按平方律歼敌，在全歼蓝军之后，反而有开战时35%的实力可以留存，而不是大家都拼光。这就是兵家常说的集中优势兵力打歼灭战的数学道理。
强调数量优势的原则在第二次世界大战中成为苏联制胜的法宝，数量上优势的苏联红军把质量上优势的德军一块一块地啃掉，最终把柏林也端掉了。强调数量而牺牲质量也符合苏联地大物博和技术基础薄弱的现实。在战后继续强调用简单、适用的技术绕过技术瓶颈，及早形成战斗力，更是符合苏联对于第三次世界大战早打大打的战略判断。但技术是发展的，技术瓶颈最终有绕不过去的一天。对于PFI来说，空气动力学方面的瓶颈只是问题的一方面，另一个问题是涡扇发动机。
传统的涡喷发动机通过将高温燃气向后喷入空气而产生推力，不过高温高压喷气中一部分用来驱动涡轮，涡轮带动压气机向燃烧室“鼓风”，维持高效燃烧。涡扇发动机的涡轮除了带动压气机，还带动压气机前的风扇。风扇的“鼓风”不经过发动机的核心，也就是说，不进入燃烧室燃烧，而是直接穿过围绕发动机核心的环道（称为涵道）和燃烧室出来的炽热喷气混合，降低排气温度和速度，增加排气的总流量，以增加推力和降低油耗。
涡扇为什么省油呢？从热力学第二定律的角度来说，在同样做功的情况下，用能位最低的方式实现，效率是最高的。涡扇的排气温度和速度低，自然效率就高，就比较省油。但涡扇省油的道理也可以从能量守恒角度来解释。
燃气燃烧产生的热能应该等于喷气所携带的动能、热能加上机械损耗的能量，也就是说，在单位时间里：燃烧产生热能 = 喷气的动能 + 喷气的热能+ 机械损耗的能量
在燃烧产生的热能相同的条件下（这是对给定耗油率的合理假设），假定机械损耗不变，则喷气温度越低，喷气所带的热能越小，用于产生推力的动能就越大。
涡扇比涡喷的结构更加复杂，西方的战斗机涡扇发动机一直到20世纪60年代才实用化，F-111是第一架使用涡扇发动机的战斗机；苏联则是到米格-31才第一次在战斗机上使用涡扇，落后了一大步，只有在PFI时代补课。好在经过多年的辛苦和TsIAM的坚实的理论支持，留里卡、克里莫夫、图曼斯基、索洛维耶夫都研制出涡扇发动机，其中索洛维耶夫D-30已经在米格-31上得到使用，留里卡AL-31也研制成功。在中等推力涡扇方面，克里莫夫RD-33和图曼斯基R-67涡扇发动机填补了空白。不过索洛维耶夫D-30太大、太重，推重比也不高；图曼斯基R-67在技术上不够成熟，加力推力只有73.5千牛，是这四种涡扇里最低的。最后只有留里卡AL-31和克里莫夫RD-33留下来供候选。不过RD-33的推重比按西方的计算方法只有6.5，也没有发动机全权数字控制，在技术水平上不及AL-31。
发动机问题解决了，气动设计的挑战依然存在。从1970年开始，米格设计局就在内部开始研究新一代战斗机的问题，由格列布 洛奇诺 洛辛斯基负责，他也是米格-31的项目总师。机头进气的方案很快就被排除了，不光大型雷达装不进去，进气道的空筒子还占用太多的机内容积，结构上效率不高。设计团队在两侧进气的问题上很快就统一了，但在常规的“机翼-机身”布局还是新颖的“整体化”布局上严重分歧，后者在今天被称为翼身融合体。前者在设计上成熟，在制造上简单，技术风险较低。后者显示出气动上很多优越性，但也有很多不定因素和风险。
按照苏联空军的要求，米格、苏霍伊和雅克夫列夫递交了PFI的初步设计方案，目标是要在气动、火力和电子方面上能够全面压倒F-15，还要能在粗糙跑道上短距起降。米格设计局递交的方案有点像流线化、现代化的米格-31，依然采用两侧楔形进气口，梯形上单翼。米格考虑过单垂尾，但最后递交的是双垂尾方案。这是米格的“重型”方案，实际上还是比较接近传统的“机身-机翼”格局。
1972年苏联空军召集米格、苏霍伊和雅克夫列夫列夫开会，各设计团队呈交各自的设计方案。两个月后再次开会，评估各自的设计方案。雅克夫列夫的雅克-45设计方案采用已经过时20年的翼内双发布局，横滚惯量大，单发熄火后偏航力矩大，翼下挂架空间不足，很快就被排除了。苏霍伊T-10和米格的方案留下，作进一步考虑。不过米格在设计“重型”PFI的同时，还设计了一个“轻型”方案，部分采用了翼身融合体的技术，在第二次会议上，出于对轻型战斗机的传统偏好，米格同时递交了“轻型”PFI方案。
但会上也明确了PFI的问题：PFI的技术要求高，将带来很高的换装成本。在米格和苏霍伊两家的方案中择优选取将耗时费力，进一步增加成本和造成拖延。这时，美国空军放弃用FX换装全部F-4的计划，采用高低搭配的原则，由FX计划派生出LWF计划，前者最终导致F-15战斗机，后者最终导致F-16战斗机。米高扬在会上建议苏联也把PFI一分为二，也走轻重搭配的道路。会上采取了米高扬的建议，PFI拆分为TPFI（重型先进前线战斗机）和LPFI（轻型先进前线战斗机），两者之间共享气动、航电、系统等方面的成果，前者由苏霍伊设计局负责，最终演变成苏-27；后者由米格设计局负责，最终演变成米格-29；两家都和TsAGI通力协作，共享气动设计上的成果。进一步的研究确认了米格-29和苏-27的最优比例，米格-29将占2/3，苏-27将占1/3。米高扬对PFI一分为二的决定十分高兴，米格和苏霍伊避免了恶性竞争，两家都有活干。单从产量上说，米格还占大头。米格这当口还得到了米格-31的正式订单，真是双喜临门。
米格-29是第一架贝利亚科夫领军设计的米格战斗机。贝利亚科夫是米格设计局残存的老兵之一， 1941年从莫斯科的空军技术学院毕业后来到米格设计局，先后参加和负责过起落架、液压系统和全动平尾的设计。1967年时，米高扬心脏病再次发作，开始淡出设计第一线，贝利亚科夫已经在事实上主管米格设计局，从米格-23/27开始担任大管家。阿尔滕姆 米高扬于1978年12月9日心脏手术失败去世，贝里亚科夫正式继任米格设计局的最高负责人。格列维奇在1964年退休后，米格设计局改称米高扬设计局，飞机的编号按规定可以改称米高扬，而把格列维奇的名字去掉，就像拉沃奇金在另外两个合作伙伴离开后，把战斗机编号由拉格（La GG）改称拉（La）一样。但米高扬对贝利亚科夫耳提面命：“米哈伊尔（ 格列维奇）尽管离开了这里，但我们的飞机现在叫米格，将来也永远叫米格”。贝利亚科夫一直遵守米高扬的教诲，从来没有从米格的名字偏离一步，在米高扬去世后当然也没有更改。当然，在这个时候，米格战斗机已经是一个举世承认的响亮的名字，“贝-29”战斗机怕是不可能有多少知名度的。
但米格设计局内部对于常规的“机身-机翼”布局还是翼身融合体布局的争论还在继续，TsAGI的权威比斯金斯也对翼身融合体表示不安，力劝米格回到比较知根知底的“机身-机翼”布局。反对意见集中在翼身融合体的表面面积大，引起与空气的摩擦阻力增加，在结构强度和制造上也有太多的不确定因素。贝利亚科夫这时还羽翼未丰，不敢公开叫板，于是把皮球踢到副手邱马琴科那里。邱马琴科不负众望，通过大量风洞试验和理论计算，证明了翼身融合体的优越性。常规布局的两侧进气口在高机动时，“背风”面的进气口容易造成进气不足，影响发动机正常工作，翼身融合体在机身下的进气口就没有这个问题。在大迎角下，常规布局的进气整流能力更是和翼身融合体的预压缩不能相提并论。常规布局还有一个实际问题：航炮没有地方装。翼根太薄装不下，机头有炮口烟的问题，机腹要破坏流线，造成阻力。翼身融合体肥厚的翼根反而是装航炮最好的地方。在数据面前，翼身融合体终于获得了准生证。
在电子和武器系统方面，苏联空军为了控制成本，曾指令米格设计局平行研制全状态版和降级版的米格-29，后者用米格-23的航电和武器系统。这倒不是为出口考虑，纯粹是从大量装备、降低换装成本的角度出发的。但在1976年，苏联空军修改了指令，撤销降级版，指令米格将全部精力集中到全状态版。米格设计局的设计列车进入了全速。
米格和苏霍伊通过Ts AGI分享气动研究的成果，苏-27和米格-29有很大的相似也就不奇怪了。但米格-29和苏-27分家后，并没有像美国的F-15和F-16那样简单地高低搭配。如果说苏-27是以匹敌F-15为目标的话，米格-29并不是以匹敌F-16为目标的，而是袖珍版的F-15。具体来说，米格-29的速度、升限、武器系统和苏-27相比没有原则性的差距，只是航程较短，武器挂载量较少。
米格-29的这种设计思想是和美苏的战斗机发展道路有关的。美国战斗机在航程和武器系统上一直不弱，但由于追求高空高速和受到早打大打核大战的思想影响，机动性受到严重忽视。F-16的推手“战斗机黑手党”的基本原则就是要研制最轻、最小、最简单、最高机动性的战斗机，所以袖珍版F-15从一开始就不是目的，F-16的武器系统复杂化和最大起飞重量的增加是后来的事情。米格战斗机不一样，除了米格-31那样的特例外，历来以防空为主要使命，强调升限和爬升率。这样推重比、翼载天然就比较好，自然适于格斗和短距起降，但武器和电子系统上就从简了。所以米格-29从一开始就试图结合米格-21的轻巧、米格-25的双发可靠性和米格-23的先进武器系统能力，设计一架能力均衡的先进战斗机，而不仅仅是简单、小巧。