图-16LL
为改进米格-25 的低空截击能力，曾试制过改型 R-15BF-2-300，加力推力提高到 132.3 千牛，井曾装在 E-155M（又称 E-266M）验证机上试飞，但未能投产。据称原因是 D-30F 加力涡扇发动机将其取代，改型飞机最后也演变为米格-31。
解决高温问题的措施
高温是米格-25 研制中面临的另一挑战。最大速度下机体表面驻点温度高达 300℃以上，铝合金只能零受 140℃，必须选用新材料和新工艺。当时钛合金的开发和应用尚处初期。而且苏联在这方面还落后于美国。米高扬设计局选用了不锈钢和焊接工艺来制造机体的主要结构，与美国的 F-108 和 B-70 选择同样的技术途径。选用的是塑性好、不易开裂和便于补焊的不锈钢 VNS-2、-4、-5，占机体结构重量的 80%，其余 11%为高温铝合金 D-19 和 8%的钛合金。除机翼采用焊接的整体油箱外，机身的焊接整体油箱结构占其容积的 70%，机体上的焊缝长达 4,000 米，焊点多达 140 万个。整体油箱结构使飞机的总贮油量高达 14.5 吨。侦察型还采用垂尾油箱，使油量增加 574 千克。
米格-25 大量采用不锈钢结构
发动机在某些工作状态下，个别部件的温度超过 1,000℃，为防止热传入机体，发动机舱用镀银的防热隔板包住。镀层厚 30 微米，镀层吸热系数为 0.03~0.05，每架飞机耗银 5 千克。所吸的 5%的热量又借助于玻璃纤维隔热毯防止传给机身油箱。
驾驶舱和设备舱采用通风冷却。飞行员借专用的空气喷头提供的冷却空气降温，风挡由导流环喷出的空气冷却。虽然舱内温度仍较高，但飞行员认为可以接受，只是必须带手套才能工作。
冷却系统的设计功率为 18~24 千瓦。从发动机压气机引出的 700℃的空气，通过进气道内的空气-空气热交换器、燃油系统的热交换器（用耐高温燃油 T-6 作热沉）和空气-蒸气热交换器（蒸发水-甲醇混合液）后，至设备舱入口处时温度已降为 -20℃，从而使舱内工作温度保持在 50~70℃。
气动布局
米格-25 的气动布局与以前的米格式飞机的传统风格有较大差别，采用中等后掠上单翼、两侧进气、双发、双垂尾布局型式。这是该设计局与苏联中央空气流体动力学研究院共同的研究成果。
机翼的后掠角为42°，下反角 5°，相对厚度 4%，展弦比 3.2，翼面积 61.9 米²。翼面积满足在 20,000 米高空作巡航飞行的要求，而小展弦比和中等后掠角则为了保证机翼的刚度。原型机的机翼原来无下反，试飞后发现机翼有严重上反效应，遂改用 5° 下反角。
由于布局方案的尾臂很短，为保证航向稳定性采用双垂尾和尾部腹鳍。经过试飞多次修改后，加大了垂尾面积，减小了腹鳍，克服了原尾腹鳍过大对着陆的不利影响。
飞机采用矩形二元进气道，用水平调节斜板进行调节。这是米格式飞机首次采用两侧进气布局，但尚未解决在土质跑道上起降时外物进入的问题。
在一次高速飞行中偏转副翼时因机翼严重扭转而出现副翼反效，飞机坠毁，试飞员丧生。查明原因后规定在高速下不用副翼，改用差动平尾进行操纵。但因全动平尾的转轴位置安排不当，在个别飞行状态下助力器的功率不足，再次机毁人亡。经分析后将平尾转轴向前缘移动了 140 毫米。
性能及其改进
苏联刊物公布的米格-25 截击型的战术一技术数据如下（括号内为侦察型数据）：
翼展 14.1 米；机长 22.3 米；翼面积 61.9 米²。发动机 2×R-15BD-300，加力推力 2x109.76 千牛。正常起飞重量 37（36）吨；最大起飞重量 41 吨。高空最大速度 2.83M/小时；低空最大速度 1,200 千米/小时。实用升限 22,000 米。超音速航程（不带副油箱）940（1600）千米；带副油箱 1,285（2,100）千米。起飞滑跑距离 1,250 米；着陆滑跑距离 800 米。
米格-25P 装 Smertch-A 相控阵雷达，带红外和雷达制导空空导弹 R-40T/-40R 各两枚。PD 型装 RP-25（Saphir一25）雷达和 R-40T 和 R-60 近距空空导弹各两枚。
米格-25 的两个型别虽然于 1969 和 1970 年通过国家验收，但 1972 年才正式服役，原因是一次飞机着火失事中苏防空军司令员丧生。事故的原因是涡轮叶片断裂。后将叶片刚心移至更接近根部，改善了涡轮前燃气的温度场，降低了涡轮温度。
据试飞员介绍.飞机交付使用后，他们曾被派往中东参战，进一步挖掘米格-25 的性能潜力。原规定飞机最大速度（M=2.83）下只能飞 3 分钟，在中东提高到 8 分钟。随后进行了历时 40 分钟的最大推力状态试飞，证明对发动机无任何不良后果，最后取消了时间限制。另外，在一次规避导弹攻击的飞行中，飞机速度超过了 M=3。
关于飞机的机动能力，据试飞员称，飞机的操纵简便，在 M=2.5 下可作横滚，完成 3~4g 的机动；在重量 30 吨条件下可完成 5g 机动。一次，一位飞行员曾使过载达到 11.5g，飞机严重变形但未散架，而且安全着陆。试飞员还反映问世 10 年后，米格-25 已成为一架非常正常的飞机，能完成整套高级特技动作，包括斤斗、半斤斗，只是半径较大。
米格-25 已于 1984 年停产，完成了二十年的生产历程。通过以上介绍多少反映了苏联航空技术和航空工业发展的特点。
首先，该机技术决策正确，从预研到原型机试飞只用了 6 年，为消除叛逃失密的改型仅用了 2 年，几乎没走弯路和反复，充分反映了设计局和航空工业强大的技术实力和较高的管理水平。
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