作为世界上少数能够以3倍音速飞行的有人驾驶飞行器，米格-25“狐蝠”在军史界可谓是一个大明星，米高扬强大的设计能力克服了苏联在雷达航电方面的落后
冷却系统
高温是米格-25研制中面临的另一挑战，最大飞行速度下飞机表面驻点温度高达300℃以上，铝合金只能承受140℃，必须选用新材料和新工艺。发动机在某些工作状态下，个别部件的温度超过1000℃，为防止热传入飞机内部，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公斤，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-蒸汽热交换器（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℃[
飞行控制
在米格-25出生的60年代，原本电子技术就不先进的苏系战机，也把缺点遗传给了米格-25，不过米格-25借助更大的体型，在飞行控制上仍然与同时期的米格-21等战斗机有很大的差异。
该机安装有第一代惯性导航系统，配合地面RSNB信标，只要战机起飞到50米高度，接下来的飞行比驾驶自动挡的汽车还轻松，飞行员只需要观察仪表信息，控制油门就可以了，如果有紧急情况也能随时接手操作杆，如果没有那就可以一直到返回降落时才再次接手操作杆完成降落动作。
这套早期的自动驾驶系统对于日常巡逻任务等很管用，能有效降低飞行员的工作负荷，不过在作战时仍然需要飞行员全神贯注的操控飞机。
与汽车一样，操控米格-25就像驾驶一辆大马力跑车，哪怕是在20000米的高空飞行，飞机在压坡转弯时也能很容易保持高度，飞行员不必担心动力不足，要做的就是稍微加点油门。在20000米内爬升的时候，大部分的飞机会随着高度的增加爬升速度越来越慢，但是米格-25却能基本保持爬升速度不变，并且在20000米高度打开轻微加速以最经济的模式展开巡航。
动力系统
以当时为高空无人驾驶飞机研制的低增压比试验型涡喷发动机15K为基础，由米库林/图曼斯基设计局按米格-25的设计要求进行改进。据负责发动机改型的型号总设计师费·乌-苏霍夫称，改型设计的工作量很大，为增大喘振裕度修改了压气机；为适应高空工作重新设计了燃烧室；涡轮前温度提高了50℃；消除了加力燃烧室的燃烧振动；采用了三种工作状态的可调喷口。改型发动机实际上只保留了原来的机匣，编号为R-15-300。
生产型R-15B-300系采用5级压气机和1级涡轮的加力涡喷发动机，增压比为7，最大推力86.24千牛，加力推力109.76千牛。发动机原采用液压机械推力调节系统，但E-150/-152试飞发现，在飞机急剧爬升时该系统表现出明显惯性，在由小油门（150公斤/小时）迅速增加到大油门（15000公斤/小时）时不能保证充分供油。于是通过1963~1964年在图-16LL发动机试飞台上试飞之后，改用了RRD-15B综合多功能电调系统，它能自动监测6个参数，十分可靠。飞机燃油系统中的主要执行机构也由液压助力器改为电磁阀。
武器系统
米格-25的主要武器是专门为其配套研发的R-40远距空对空导弹，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对空导弹，其体积硕大，是当时世界上最大的空对空导弹之一，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）。
航电系统
米格-25战斗机P型的雷达可以说是“好事多磨”，这种被称为“旋风”A的大型火控雷达与苏联同期装备另外两种截击机使用相同的核心处理设备，但由于各自头部空间的不同而使用了不同的天线，其中米格-25P使用的是天线孔径最大的型号，其雷达本体重量达到半吨，使用的倒置卡塞格伦天线孔径超过1米，堪称当时机载雷达中的“巨无霸”，然而，由于苏联相对落后的电子工业水平，旋风A雷达虽然有着硕大的体积，但其功能却十分的单一，几乎可以用简陋来形容，其扫描线基本与机身轴线重合，完全不具备下视-下射能力，以其超过一米的超大雷达孔径，对典型轰炸机目标的探测距离却只有100公里。究其原因，还是出在其落后的基本结构上，旋风A雷达的基本电子元件以巨大的真空管为主，虽然其标称峰值功率高达600千瓦，但绝大部分以热量的形式散失掉了（烤鸡蛋的说法就来自这里），其功率利用率很低而且由于真空管雷达的波束控制能力低下，导致雷达只能以单脉冲体制进行简单的对空搜索，而当捕获目标以后，该雷达只能以单目标跟踪模式对目标锁定并导引机载导弹发起攻击，凭借着巨大的体积，旋风A雷达拥有了120°的水平扇面的搜索范围，12°的俯仰搜索范围，并具有自动搜索/跟踪的能力，整个雷达系统可以直接通过经过升级的空气自动化截击系统与地面指挥站进行作战信息的交互。
冷却系统
高温是米格-25研制中面临的另一挑战，最大飞行速度下飞机表面驻点温度高达300℃以上，铝合金只能承受140℃，必须选用新材料和新工艺。发动机在某些工作状态下，个别部件的温度超过1000℃，为防止热传入飞机内部，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公斤，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-蒸汽热交换器（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℃[
飞行控制
在米格-25出生的60年代，原本电子技术就不先进的苏系战机，也把缺点遗传给了米格-25，不过米格-25借助更大的体型，在飞行控制上仍然与同时期的米格-21等战斗机有很大的差异。
该机安装有第一代惯性导航系统，配合地面RSNB信标，只要战机起飞到50米高度，接下来的飞行比驾驶自动挡的汽车还轻松，飞行员只需要观察仪表信息，控制油门就可以了，如果有紧急情况也能随时接手操作杆，如果没有那就可以一直到返回降落时才再次接手操作杆完成降落动作。
这套早期的自动驾驶系统对于日常巡逻任务等很管用，能有效降低飞行员的工作负荷，不过在作战时仍然需要飞行员全神贯注的操控飞机。
与汽车一样，操控米格-25就像驾驶一辆大马力跑车，哪怕是在20000米的高空飞行，飞机在压坡转弯时也能很容易保持高度，飞行员不必担心动力不足，要做的就是稍微加点油门。在20000米内爬升的时候，大部分的飞机会随着高度的增加爬升速度越来越慢，但是米格-25却能基本保持爬升速度不变，并且在20000米高度打开轻微加速以最经济的模式展开巡航。
动力系统
以当时为高空无人驾驶飞机研制的低增压比试验型涡喷发动机15K为基础，由米库林/图曼斯基设计局按米格-25的设计要求进行改进。据负责发动机改型的型号总设计师费·乌-苏霍夫称，改型设计的工作量很大，为增大喘振裕度修改了压气机；为适应高空工作重新设计了燃烧室；涡轮前温度提高了50℃；消除了加力燃烧室的燃烧振动；采用了三种工作状态的可调喷口。改型发动机实际上只保留了原来的机匣，编号为R-15-300。
生产型R-15B-300系采用5级压气机和1级涡轮的加力涡喷发动机，增压比为7，最大推力86.24千牛，加力推力109.76千牛。发动机原采用液压机械推力调节系统，但E-150/-152试飞发现，在飞机急剧爬升时该系统表现出明显惯性，在由小油门（150公斤/小时）迅速增加到大油门（15000公斤/小时）时不能保证充分供油。于是通过1963~1964年在图-16LL发动机试飞台上试飞之后，改用了RRD-15B综合多功能电调系统，它能自动监测6个参数，十分可靠。飞机燃油系统中的主要执行机构也由液压助力器改为电磁阀。
武器系统
米格-25的主要武器是专门为其配套研发的R-40远距空对空导弹，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对空导弹，其体积硕大，是当时世界上最大的空对空导弹之一，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）。
航电系统
米格-25战斗机P型的雷达可以说是“好事多磨”，这种被称为“旋风”A的大型火控雷达与苏联同期装备另外两种截击机使用相同的核心处理设备，但由于各自头部空间的不同而使用了不同的天线，其中米格-25P使用的是天线孔径最大的型号，其雷达本体重量达到半吨，使用的倒置卡塞格伦天线孔径超过1米，堪称当时机载雷达中的“巨无霸”，然而，由于苏联相对落后的电子工业水平，旋风A雷达虽然有着硕大的体积，但其功能却十分的单一，几乎可以用简陋来形容，其扫描线基本与机身轴线重合，完全不具备下视-下射能力，以其超过一米的超大雷达孔径，对典型轰炸机目标的探测距离却只有100公里。究其原因，还是出在其落后的基本结构上，旋风A雷达的基本电子元件以巨大的真空管为主，虽然其标称峰值功率高达600千瓦，但绝大部分以热量的形式散失掉了（烤鸡蛋的说法就来自这里），其功率利用率很低而且由于真空管雷达的波束控制能力低下，导致雷达只能以单脉冲体制进行简单的对空搜索，而当捕获目标以后，该雷达只能以单目标跟踪模式对目标锁定并导引机载导弹发起攻击，凭借着巨大的体积，旋风A雷达拥有了120°的水平扇面的搜索范围，12°的俯仰搜索范围，并具有自动搜索/跟踪的能力，整个雷达系统可以直接通过经过升级的空气自动化截击系统与地面指挥站进行作战信息的交互。
