进入 60 年代后，从 40 年代就开始研究（）的变后掠翼技术开始走向成熟。我们知道：平直翼（除超薄平直翼外）有利于低速飞行。但当飞行速度接近音速时，会产生激波使阻力剧增。人们转向后掠翼（包括三角翼），后掠翼不但可以延迟激波产生，而且超音速时产生的激波强度比平直翼小得多。但是大后掠翼飞机的低速性能很差，需很长的滑跑距离才能起降，经济性和安全性都不好。变后掠翼技术解决了这一问题，一般的变后掠翼由固定的内翼和活动的外翼两部分组成，内翼外侧装有贯穿机翼厚度的转轴，外翼通过转轴与内翼相连接且可在机械力的驱动下围绕转轴前后掠动。可变后掠翼变化范围通常在 20 到 75 度之间，在此范围内，由飞行员操纵调节后掠角，也可由电脑进行自动调节。变后掠翼解决了高低速飞行之间的矛盾。高速飞行时用大后掠角，飞机的阻力小，加速性好；低速飞行时使用小后掠角，机翼展弦比大，续航时间长，飞机的经济好且起降安全，缺点是使得飞机结构变得复杂，重量增加，可靠性下降。
60 年代初米高扬-格列维奇设计局的设计师们开始注意这一技术，他们分析了美国在研制第一种此类飞机 过程中的经验教训，同时根据自己的计算做了许多不同的模型拿到中央空气动力研究院的风洞去作在不同状态下（起降、亚音速、超音速）的试验，试验的结果说明变后掠翼确实可以在不同程度上改善飞机的性能。
当时设计师们在结构和气动领域需要解决的第一个基本问题是要找到正确的位置来放联接内外翼的转轴，进而决定翼展和翼弦。另一个问题是要决定内翼（固定翼段）的形状。其次还必须研制新的飞行控制系统。当时米高扬特意挑选了一批干劲十足，创意多多的工程师们来组成研制队伍，他们以创纪录的速度解决这些大大小小的难题，迅速拿出了原型机的初步设计：新飞机将使用由飞行员掌握，三级变动（16 度-45 度-72 度）安装于上机身的可变后掠翼，将采用两侧进气而不是米格战机传统上用的头部进气布局，头部装载的新型火控雷达将使战机获超视距作战能力——可发射新型中程空空导弹，将装上大推力的涡喷发动机使飞机的外部挂载能力大大提高。新一代的青年近卫军们夜以继日地忘我工作着，原型机很快就开始进入了装配生产线。
MiG-23 是米高扬一生中最后一个亲自挂帅的项目，他本人在1969 年 5 月 27 日于办公室中心脏病突然发作，被立即送入医院，从此一病不起，经若干次大小手术后于最后一次心脏手术后不治去世。为纪念他，米高扬的办公室内的摆设至今仍保持着他最后一个工作日时的样子。
60 年代中，和苏霍伊，雅科夫列夫设计局一样，米格设计局也想用在机身上加升力发动机的方式来改善起降性能。他们搞了一种原型机来验证这个想法，该机机体侧面看上去和 MiG-23 一样但有三点不同：用三角翼，机身中部有向下的小发动机，进气道入口处用半圆调节锥（和法国的幻影机一样）而不是用竖板调节，该机代号 MiG-23-01，1967 年 3 月首飞。试飞的结果是令人失望的，西方给该机的别名叫“非教徒”（faithless），米高扬等人也确实对她丧失了信心，关键是那台小发动机只在起降时有用，在飞行时没用，它不但占据了机体内用来放燃油的空间也使得机身下不能放挂架。最后此型被放弃了，苏霍伊设计局也停止了类似的 Su-15 改型的发展，只有雅科夫列夫继续研制后来搞出了 Yak-38 舰载机。
MiG-23DPD“非教徒“在前机身安装了两具升力发动机，进气口为半圆形并有进气锥。1967 年 3 月首飞
在停止了三角翼＋升力发动机的原型机后，设计师们集中全力发展采用变后掠翼的 MiG-23-11 原型机。当时从 所用的发动机改进而来的 R-27 发动机已经做好，1967 年 4 月 10 日变后掠翼原型机首飞成功（机翼设定在 16 度后掠角）。在两天以后的第二次试飞中，试飞员就成功地飞了所有的三种后掠角。试飞是如此的成功以至于试飞员在他的试飞日志上大书：“哇！从 16 度角飞到 72 度角！这是第一次！棒极了！”根据在试飞中发现的问题，重新设计了机翼（增大了机翼面积。），改良后的原型机试飞了 97 次，极为成功。1968 年 11 月 6 日米高扬签发了试飞总结报告，该机迅速通过国家鉴定，被批准大批量生产。
编号“231”的 MiG-23I，是 MiG-23 的首架原型机，也是 10 架 MiG-23I 中的首架原型机，安装 1 台加力推力 11 千牛的留里卡 AL-7F-1 涡喷发动机，而不是 R-27
MiG-23 历经三个主要的发展阶段，也就有三种主要的改型：S，M，ML。
S 型即最初生产型，装了推力更大的 R-27-F2M-300（静推力 6,900 公斤，加力推力 10,000 公斤）发动机，火控电脑，红外传感器等。新的雷达当时还没做好，只好先装 MiG-21Bis 上用的老货，这样一来就只能挂近距半主动雷达制导或红外制导空空导弹了。其他武备有内装 23 毫米双管机炮。机身后部有四块减速板，垂尾根部有减速伞舱。腹鳍很特别，是折叠式的。和原型机在外观上不同在于垂尾后移。此型仅从 1969 年中到 1970 年底量产，共生产了 50 架。其中有一种安装 4 个外部挂架的 MiG-23SM 改型。
MiG-23S 预生产型
这架 MiG-23SM 有着不同寻常的灰色空优涂装，在翼套和机腹下有四个挂架，这时挂架上安装着 K-13（AA-2）环礁空空导弹的滑轨
M 型是主要的生产型，也是生产装备数目最多的 MiG-23 改型。该型改用了 R-23-300（静推力 8,300 公斤，加力推力 12,500 公斤）发动机，头部重新设计以容纳新雷达，可挂装不同的半主动雷达/红外制导的空空弹，典型外挂是机翼下的挂点挂中程空空导弹（共 2 枚），进气道下的 2 个挂点用复合挂架来挂 4 枚近距格斗导弹，机身下部中线挂架挂一副油箱。当然也可挂不同的对地攻击武器，机内燃油总量 4,700 升同时可再外挂三个 790 升副油箱。此型的出口型叫 MF 或 MS 型，换装了较老的雷达火控电子设备和较差的发动机。所有这三种改型都先后被用于中东和阿富汗战争中。