旋风-A 雷达的功率极大，尺寸也极大，但计算机处理能力太低，天线增幅有限，加上真空管体制原有的痼疾，实际性能很不理想
巨大的天线直径也限制了自身的回旋范围
到了 1976 年，米格-25 进行了一次大规模的中期改进，改进内容包括：以一台 RP-25M 型脉冲多普勒雷达换下了“旋风“A 型雷达，新雷达是在米格-23ML 上的 RP-23ML”高空云雀”2 雷达的基础上改进而成的，使用了更大直径的天线（天线编号 N005）,使得其最大作用距离提升至 115 公里，由于采用了新的扫描体制和火控计算机，新雷达具备了向上 52°，向下 42° 的俯仰扫描范围，这使得米格-25 从此具备了初步的下视/下射能力，其独立搜索目标的能力也获得了较大的提高。为了进一步提高飞机对空情的感知能力，米格-25 还加装了一部 TP-26-SH1 型前视红外搜索/跟踪系统（IRST），该系统对目标的搜索范围达到 45 公里，可以在强电子干扰环境下为飞机提供稳定可靠的目标搜索手段，同时，飞机的火控系统也做了升级和改进，具备发射 R-60 型格斗导弹的能力。
别连科叛逃后，苏联紧急研制的 RP-25M 型脉冲多普勒雷达
真空管雷达在当时有个十分有趣的优势，因为真空管雷达自身的噪声率巨大，信噪比很低，导致对手释放的干扰在很多情况下都被当做噪声过滤掉了，从而使得雷达以一种十分另类的方式获得了相当强的抗干扰能力，只不过这种抗干扰能力是和低下的雷达效能并存的而已。
米格-25 标配的武器系统是专门为其配套研发的 R-40 远程空空导弹，该导弹由马图斯•比斯诺瓦特领导的第 4 试验设计局于 1962 年二月开始研制，于 1969 年研制成功并投入批量生产，1970 年开始装备米格-25P，该导弹为前苏联第二代远程空空导弹，其体积硕大，是当时世界上最大的空空导弹之一，整体气动布局与之前的 R-8/98 十分类似，但其重量达到了半吨之巨，弹体长达 5.8 米（改进型更是长达 6.3 米），该弹采用鸭式布局，四对气动面呈 X-X 形布置，主气动面面积十分巨大，从导弹中部靠前的位置开始一直延伸到导弹尾部，翼展达到了 1.45 米，这样的气动布局加上细长的弹体外型，为其提供了良好的高速方向稳定性，从而使得 R-40 成为了一枚非常适宜进行高速拦射的中距空空导弹，但囿于巨大的体积和过剩的方向稳定性，R-40 在攻击高机动性目标时，其效能较差。R-40 导弹有两种不同的制导模式，通过在地面更换导引头的方式实施切换，其中，半主动雷达制导的型号被称作 R-40R，该弹采用中继指令遥控制导和末端半主动雷达寻的制导相结合的复合制导模式，这使得米格-25 可以在雷达获取目标方位之后即发射导弹进行攻击，在导弹飞行过程中利用雷达对目标方位变化的监测对导弹实施遥控制导，并在制导的同时继续对目标实施迫近，待到飞机与目标距离进入弹载半主动雷达寻的装置作用范围内时再实施烧穿制导，从而使得导弹的有效射程成功突破了弹载半主动雷达寻的装置作用距离的限制，使得米格-25拥有了真正意义上的超视距拦射能力，在米格-25P 的时代，由于雷达性能的限制，R-40R 的有效射击距离只有40公里左右，而在米格-25PD 服役以后，R-40R 在更换了导引头之后，其有效射程几乎翻了一倍，达到了 75 公里，其作战效能有了很大的提高。R-40 的被动红外末制导型号被称作 R-40T，其与 R-40R 一样采用了无线电指令的中继制导模式，但由于 60 年代红外制导技术的限制，R-40T 的红外制导装置只能导引导弹对目标红外特征较为明显的尾部发起有效打击，只有在打击如黑鸟这种气动加热十分明显的高速目标时，R-40T 才能进行有效的迎头拦射，同时，由于红外制导装置的作用范围有限，使得 R-40T 的射程只有 R-40R 的一半左右（基本型射程 20 公里，改进型 50 公里）
红外、半主动雷达的双制导体制模式也是苏联中距空空导弹的标准配备
精心打造的专用武器系统使得米格-25P 成为了一位可怕的高空轰炸机与侦察机杀手，但这些武器系统对战斗机这样的高机动目标时，其效能却很成问题，专业化的武器配置最终使得米格-25 在日后的战斗使用中受到了很大的限制，最终也造成了一些遗憾和无奈，此是后话，暂且不提。
挂载
4 枚 R-40 的米格-25P，两枚是雷达制导，两枚是红外制导
米格-25 优异的高空高速性能使得其在具备担任优秀截击机能力的同时，其机体潜力也使得其具备了成为一款优秀的战术乃至战略侦察机的能力，这一潜力在 Ye-155 项目刚刚提出时就被前苏联空军（V-VS）所发现，于是，米格-25 从一开始就分成了两个亚型在发展，在最初的样机制造中，专门为侦察型所制造的样机被称为 Ye-155R，最终定型时被称为米格-25R，由于侦察型对设备的要求不像截击型那么严格，米格-25R 反倒比米格-25P 早一年，于 1969 年开始进入苏联空军服役，在投入使用后，该机因为表现优异而被赋予了大量不同的任务属性，最终发展出一个庞大的子型号家族，其生产数量甚至超过了截击型，在所有米格-25 生产型号中占到了 60% 的份额。
首架生产型米格-25R，还有着原型机式样的垂尾
米格-25 的侦察型可谓是苏联式多用途战机思想的最高体现，其子型号多达十余个，分别针对不同的侦察任务属性，如光学侦查，电子侦查等，而在这些子型号之中，除最初生产的米格-25R 以外，所有的米格-25 侦察型都装有用于对地轰炸的火控设备，可以挂载各种炸弹武器对敌方要地发起轰炸，这种配置反应了苏联前线航空兵的一贯传统，即重视武装侦察，在侦察过程中一旦发现有价值的时效性目标，侦察机可以随即发起打击。这种打击注重时效性，往往令对手防不胜防，而米格-25 优异的高空高速性能，又使得这种打击的防御难度大大提高，从而使得米格-25R 最终成为了一支刺穿敌方防空体系的利剑，锋刃所到，无可抵挡。
米格-25 侦察型在后来经历的历次战斗中，除几次处于中低空，以低速飞行时遭到打击而坠毁以外，大部分时间内，其任务安全性极高，几乎是无法击落的。