在貝立亞科夫接手米高楊設計局後，他面臨一個新的問題：原來準備用米格25對付的美國YF-12被撤消了美國的高空轟炸機如XB-70也被取消了，來自高空的威脅消失了，但現在美國人研製成了 巡弋飛彈，主要的威脅變成了可能從北極方面超低空入侵的帶巡弋飛彈的B-1轟炸機及可能在蘇聯國境之外發射巡弋飛彈的B-52。要想有效地抗擊他們，顯然需要一種長程截擊機，該機須有較大的作戰半徑和航程，能獨立作戰，必須裝備探測距離較遠且具有下視下射能力的高性能雷達和與之相匹配的空對空飛彈以對付超低空目標。該機也必需具有同時打擊多個高／低空目標的能力。

設計局決定用米格25作為設計的出發點，以他為基礎研製新的長程截擊機。最初的原型機代號YE-155MP機體材料結構發生了根本的變化，整架飛機50%用鋼，33%用硬鋁，16%用鈦合金，1%用複合材料（包括機首雷達罩）。採用了兩台索羅維耶夫D30F6（靜推力是9500公斤加力推力15500公斤）發動機。除飛行員外增設武器系統操作員，進氣道下加裝大塊減速板。重新設計主起落架改為雙輪式，重新設計整個前機身和機翼。該原型機於1975年9月16日首飛，但直到1979年才在高爾基城開始量產，其間自然是根據試飛的結果不斷地改進。同時也得等相應的火控電子設備投入生產。 　　

米格31空重21噸，完全帶內部燃油時起飛重量為41噸！顯然她並不是機動性很好的飛機。她優異的截擊 能力主要來自她攜帶的電子火控和武器系統：首先，米格31是世界上第一架裝備了被動式相控陣火控雷達 (Passive Phased Array FireControl Radar)的戰鬥機，這項技術蘇聯在70年代初即已掌握，70年代中後成熟後投入生產，而美國那時也只有B-1B轟炸機裝有此種雷達。大家知道，常規雷達的天線必須不停地來回轉動以搜索目標，能不能迅速地發現／跟蹤目標就很大程度上取決於天線轉動的快慢。而相控陣雷達的天線是不動的只是雷達波束來回動，不但反應時間短且能同時跟蹤鎖定多個目標。米格31上裝用的S-800ZASLON相控陣雷達在下視下射狀態下有高達200公里的搜索距離，120公里的跟蹤／打擊距離，可同時跟蹤10個目標，自動選出4個最危險的鎖定並發射遠距空對空飛彈消滅之。

美國F-14上的雷達有相似的功能但角度要小很多且作用距離短。 其次,為了配合米格31的作戰，地面上建有自動導引站網(Ground Network ofAutomatic Guidance Stations:ASU), 可以在以下狀態下工作：遠距導引(Remote Guidance)半自主導引(semiautonomous Guidance )獨自運作(Isolated Operation)團體運作 (GroupOperation) 最後一個就是說，當四架米格31一起截擊／巡弋時，只需一架長機與地面站保持聯絡即可，長機和另三架僚機之間可以通過一套DataLink來自動交換資訊。如果每機間隔200公里，那麼四架米格31就能搜索800-900公里寬的地區並對其中的敵對目標進行打擊。第三，米格31的武備也頗為精良，她可掛裝4枚R-33遠距空對空飛彈（射程110公里）於機身下，同時再掛2枚蘇聯的“先進中距空對空飛彈”或用複合掛架掛4枚短距飛彈於翼下，機內還裝有一門6管23毫米炮， 帶彈260發，射速每分鐘6000發。
　　　

米格31於79年開始量產，82年初進入部隊服役。米格31現已停產，其改型為米格31M。米格31主要使用了蘇聯在70年代中期所擁有的技術，現在已是90年代，顯然需要進行改良。M型從外形上看變化不大，主要改動是機載的四枚遠端空對空飛彈改用半埋式掛架掛在機腹部。垂尾在方向舵下的面積被切掉，重新設計了前起落架，縮短了機翼翼刀（在前緣襟翼處無翼刀），機頭右側有可伸縮式空中加油探管，改用曲面風檔改善了飛行員的視界，翼尖增裝了電子對抗短艙（ECM）和翼梢小翼，加大了機翼前緣邊條，背鰭整流罩加大，毫無疑問加了內部油箱。機翼下加多一個掛架，這樣就可掛4枚先進中距空對空飛彈。

動力裝置：兩台彼爾姆發動機設計局的P-30F6渦扇發動機，單台靜推力93.1千牛，加力推力151.9千牛。
主要機載設備：機頭裝有NIIP N007 S-800電子掃描相控陣火控雷達，搜索雷達可達200千米，可同時跟蹤10個目標並對其中的4個目標進行攻擊，中遠距導航系統，雷達告警接收機，APD-578數據鏈路系統，紅外搜索/跟蹤傳感器等。
武器：前機身右側下部整流置內裝1門23毫米GSH-23-6六管機炮，備彈230發。8個外部掛架，機身下4個，可掛4枚R-33遠距半主動雷達制導空對空飛彈，機翼下兩個外側掛架，可以掛2枚R-40T中距紅外線飛彈，四枚R-60紅外線空對空飛彈成對掛在機翼下兩個外側掛架上。
尺寸數據：機長22.688米，機高6.15米，翼展13.464米，機翼面積61.6平方米。
重量及載荷：空重21800千克，內載燃油16350千克，正常起飛重量41000千克，最大起飛重量46200千克。
性能數據：高空最大允許馬赫數M2.83，最大平飛速度（高度17500米）3000千米/小時，（海平面）1500千米/小時，最大巡弋速度（高空）M2.35，經濟 巡航速度M0.85。實用升限20600米，起飛滑跑距離（最大起飛重量）1200米，著陸滑跑距離800米，轉場航程（帶副油箱）3300千米。續航時間（無空中加油）3小時36分，（空中加油1次）6-7小時。限制過載（超音速）+5.0g。