守株待兔
一般来说“黑鸟”起飞3小时后，苏联防空军指挥部就能获得关于该机的详细无线电监听情报。当一架执行巴伦支海侦察任务的SR-71从英国米尔登霍尔空军基地起飞后不久，驻欧苏军就能截获该机在空中加油中与加油机之间的无线电通话，所以如果加油机和SR-71成对出现，苏联防空军就要做好守株待兔的准备了。
米格-31最大的敌人——SR-71
SR-71的标准侦察航线为一个闭合航线，如果这架间谍机从挪威方向出现，它就会先向白海飞行，然后转弯向北飞向新地岛，最后在北冰洋上空掉头沿反向航线向西飞行，这种航线被防空军称为“直环”。如果SR-71从北冰洋方向飞向新地岛，它就会先转弯向南飞向白海，然后沿苏联海岸线向西飞向挪威，这种航线被称为“往返环”。米格-31需要根据SR-71的不同航线采用不同拦截战术。
尽管米格-31强大的无源相控阵雷达在拦截中被设置在战斗模式，但为了避免向“可能的敌人”泄露雷达信号，该机并不依赖雷达来截获SR-71。“黑鸟”的J58发动机会在马赫3飞行中会产生强烈红外辐射，所以“猎狐犬”后座的WSO会放下并开启安装在米格-31机鼻下方的OMB（光学多功能设备）红外搜索与跟踪传感器，被动探测100-120公里距离开外的SR-71。这种无源红外系统足以可靠的发现SR-71。
米格-31机鼻下方的红外搜索与跟踪传感器
OMB捕捉到目标后，飞行员平显上的SEI（统一显示系统）会显示出目标位置框。如果是两架米格-31编队拦截，BTsVM（机载数字计算机）就能通过三角测量法计算出目标距离。这个功能非常有用，因为在米格-25上，除非地面引导站通过数据链传来目标距离，否则飞行员是没有办法获得这一重要数据的。一切就绪后飞行员耳机中会传来悦耳的女声：“攻击！”（该座舱声音提示系统被苏联飞行员亲切地称为“丽塔”），同时空空导弹的ZDR（杀伤区）会被投射在平显上。
丽塔发出“攻击！”信号后，导弹开始通电，R-33导弹的引导头会指向目标方向。导弹做好发射准备后，后座WSO多功能显示器上的目标图标上就会出现四个绿色三角形。
只有等到地面引导站发出击落目标命令时，WSO才会打开“屏障”雷达。雷达会在OMB的指示下锁定目标，获得发射诸元。导弹完成数据装订后，飞行员只需按下发射按钮，导弹便会发射，向目标飞扑过去。
当然，击落命令只在SR-71侵犯苏联领空时才会被下达，所以米格-31飞行员从未获得过发射R-33的机会。80年代初的“黑鸟”的确非常嚣张，尽管不会侵犯边界，但经常做出向边界线猛冲然后在最后时刻转弯擦过的挑衅机动，以至当地的反间谍部门咬牙切齿地希望防空军能击落该机，好让自己在苏联领土或领海拾获“黑鸟”的残骸。
击落命令只在SR-71侵犯苏联领空时才会被下达
难忘的一次拦截任务
米哈伊尔•迈亚基对自己第八次SR-71拦截任务的印象尤为深刻，他在这次拦截中与SR-71进行了视觉接触，敌人不再仅仅是显示器上的一个亮点。以至于落地后他把米格-31“黑匣子”中关于这次拦截的所有数据都打印出来，作永久留念。
他是这样描述这次拦截的：“和往常一样，我在1986年1月31日开始了战斗值班。早上我佩戴好个人武器后就前往值班人员小屋，他们说大约在11:00会做一次SR-71拦截，结果刺耳的警报铃声如约响起了。直到今天，我都不喜欢听到学校铃声，因为这会刺激我肾上腺素加速分泌。SR-71的出现总是伴随着紧张气氛，每个人都开始疯狂交谈，匆匆忙忙，并对局势做出过度反应。”
“我立即穿上代偿服，带上GSh-6飞行头盔，然后穿上降落伞安全带和毛皮衬里飞行夹克，狂奔60米来到飞机前。这次飞行和我搭档的并不是我自己的WSO，而是WSO小队长阿列克谢•帕尔申（Aleksey Parshin）。当我坐进座舱开始系安全带时，惯导准备灯亮起。我按下了发动机启动按钮，向指挥部报告并立即收到滑行到跑道的命令。我们在跑道上等待了大约五分钟，我的WSO在“祈祷”（大声念出起飞前检查清单）。”
战斗值班的米格-31
“指挥部下达起飞命令后，我点燃了加力燃烧室开始滑跑。米格-31的起飞速度约为360公里/小时，升空后我没有关闭加力，而是向右压坡60°爬升，然后转到100°航向。我们在8000米高度改平加速，突破了音障，此时我们被移交给格拉米卡地面引导站。米格-31此时的表速达到了1190公里/小时，我们再次爬升至16000米然后加速到马赫2.3，左转进入360°航向的战斗航线。WSO放下并打开OMB，五秒内就截获目标。我的耳机中传来丽塔的“攻击”声音，平显SEI上点亮了一个符号。SR-71此时正从东向西飞“往返环”航线，所以我们立即开始拦截。”
紧急加力起飞
“和往常一样，我们在16000米高度开始瞄准，并一路爬升到18900米。与目标拉近到60公里后，我在一条相交航线上发现了SR-71的航迹，我立即通过机内通话装置向WSO通报目标被目视发现！。要知道飞行在22000-23000米高空的SR-71很难产生凝结尾迹，但今天气非常好，大气非常通透，该机的凝结尾迹清晰可见。我从间谍机下方飞过，它就在我们头顶3000-4000米处，我甚至能辨认出它的黑色轮廓。SR-71正小心翼翼地沿着海岸60公里的航线飞行，完成目视接触后我向指挥所报告脱离，关闭了加力，此时我们已经飞了15分钟40秒。”
“‘黑鸟’正在国际海域上空以例行航线飞行，所以跟随该机没有意义，引导站让我们转向机场返航。我们下降到15000高度进入平行并开始计时，这里就是所谓的“座舱盖降温区域”，米格-31在以超过马赫2的速度飞行时，蒙皮和座舱盖会被加热到300°C，因此有必要对其进行冷却，否则座舱盖玻璃可能会在随后下降中破裂，引发灾难性事故。此时我们的速度保持在1.6马赫。”