המטוס כולל שלוש מערכות פניאומטיות המופעלות על ידי שלושה בקבוקי אוויר דחוס - ראשית, חירום ודיחוס תאי אוויוניקה. המערכת הראשית משמשת לדיחוס תא הטייס, לדיחוס תאי הדלק, בקרה על בלמי המטוס, בקרה על קווי השלכת דלק, מערכת הפשרת קרח על גבי החופה, פתחי קירור של הגנרטורים, מערכת שחרור ופריסת מצנחי בלימה אוטומטית וידנית. כמו כן היא שולטת על מערכת הגלגלות המניפות את ציוד הביון (בדגמי הביון). מערכת החירום משמשת לפריסת כני נסע בחירום והתאמת הכונסים לנחיתה. מערכת דיחוס תאי האוויוניקה דוחסת את שני תאי האוויוניקה - העליון מאחורי תא הטייס, והתחתון מתחת לתא הטייס וכן את מיכל נוזל הקירור של ציוד המכ"ם או הביון בהתאם לדגם המטוס.
מערכת המיזוג משמשת לבקרת טמפרטורה ושמירת הלחץ הרצוי בתא הטייס ובתאי האוויוניקה. המערכת משתמשת באוויר מתוך שלב המדחס של המנוע המגיע בטמפרטורה של 400 מעלות צלזיוס ובלחץ גבוה. האוויר עובר דרך מערכת החלפת חום והפרדת מים לפני שהאוויר מחולק לשתי תתי מערכות – אחת לתא הטייס ואחת לתאי האוויוניקה. בתתי המערכות האלה האוויר עובר קירור נוסף בהתאם לצרכים. מערכת המיזוג של תא הטייס מסוגלת לשמור על 20 מעלות צלזיוס בכל משטרי הטיסה.
כמו כן המטוס כוללת מערכת קירור נוזלי (לרוב אלכוהול) לציוד המכ"ם או הביון בהתאמה לדגם המטוס וכן לגנרטורים ולציוד התקשורת.
מערכות נשק וביון.
גרסת היירוט.
מערכת הנשק של גרסאות היירוט עוצבו סביב למכ"ם המטוס – דגמי Smerch A ו-Smerch A2 לדגמי P רגילים ולגרסאות ייצוא ומאוחר יותר Sapfeer-25 בדגמי PD, PDS והלאה. בדגמי PD ו-PDS הותקנה מערכת הנחיה אינפרה אדומה IRST שכללה חיישן אינפרה אדום מדגם TP-63Sh מחשב אנלוגי מדגם AVM-25 ומערכת ניטור פעולות טייס מדגם PAU-473 (הקלטת וידאו לטובת תחקור). כל אלה אפשרו שימוש בטילי ביסנובאט R-40 בדגמי R בעלי הנחיית מכ"ם חצי אקטיבית ו-T בעלת הנחיה אינפרה אדומה (שניים מכל סוג על 4 מנשאים על גבי הכנפיים), ולאחר השדרוג המטוס לדגמי PD ו-PDS טילי משודרגים R-40 מדגמים RD, RD-1 ו-RTD ואף טילי חום קצרי טווח מדגמי מולניה R-60 ו-R-60M.
גרסת ביון/תקיפה.
מטוסי הביון-תקיפה השתמשו במערכת ניווט-הפצצה מדגם Peleng-S שכללה ממערכת ניווט אינרציאלית Anis-8, מחשב דיגיטלי מדגם TsVM-10-155 שהכווין את המצלמות על מטרות מסוימות על פי נקודות ציון ממערכות הניווט וביצע את חישובי ההפצצה בעזרת תוכנה לחישוב נקודת שחרור לטובת הפצצה (מה שמכנה מוד CCRP) בתוך מחשב הניווט בהתבססות על נתונים ממשואות Shoran, מערכת שחרור חימוש, נושאי פצצות עמידים בחום ומחשב חימוש תואם.
המטוס היה יכול לשאת 4,000 קילוגרם פצצות ומאוחר יותר עם שדרוג מנשאים 5,000 קילוגרם פצצות. המטוס היה יכול לשאת פצצות מיוחדות עם בידוד חום להפצצה במהירות גבוהה, וכן מטען גרעיני מוקטן.
גרסת הביון הסטנדרטית יכלה לשאת מצלמות יום מדגמים A-70, A/E-10, A-72 ו-S45/ARE; מצלמת לילה מדגם NA-75 ומערכת איסוף מודיעין אותות מדגמים שונים.
היסטוריה מבצעית.
עם תחילת בחינות הקבלה בחיל ההגנה האווירית בשנת 1969 החלו התרסקויות קטלניות ומסתוריות של מטוסי המיג החדישים. נדמה שאלה היו מאבדים שליטה ללא גורם ברור במהירות של כ-1,000 קמ"ש. היצרן ניסה לנסות להתחקות אחר הגורמים לתופעה אך זה חמק מהם עד שנת 1973, כאשר באחד הניסויים המטוס התהפך והתרסק. מחקירת האירוע נמצא שמפעילי הגאי הגובה לא היו חזקים דיים בשביל לתפעל את המשטח כנדרש בכל משטרי הטיסה. כאשר המשטח היה מגיע להטייה מסוימת במהירות גבוהה, הסרוו היה בורח – כלומר נע ללא שליטה לסוף הטווח ונתקע. הפתרון שיושם על ידי היצרן היה הזזת ציר המשטח כ-140 מילימטר קדימה, מה שיצר זרוע ארוכה יותר לפעולה של הסרוו. הפתרון הזה יושם במהרה בכל הצי של מטוסי מיג-25.
מטוסי ה-X-500 - פעילות המיג-25 במצרים.
בשנת 1970 גמאל עבד אל נאצר נפגש עם צמרת המפלגה הקומוניסטית וביקש מהם עזרה בחימוש, הדרכה ובניית מערך הגנה אווירית של הצבא המצרי. הסובייטים אישרו מהלך זה ומערכות נ"מ רוסיות החלו להיפרס ברחבי מצרים בעוד חיילים מצרים נסעו במספרים גדולים לברית המועצות לשם הדרכה. צורך נוסף שהמצרים הביעו היה הצורך במודיעין איכותי. מערך ההגנה האווירית בקו בר-לב וכן פעילות תמידית של חיל האוויר הישראלי הקשו על טיסות הביון שהתבצעו על ידי מטוסי מיג-21. הנציגים הסובייטים החליטו לבצע מעין ניסוי מבצעי בסיני של ארבעה מטוסי מיג-25 (זוג מדגם R וזוג מדגם RB). לשם כך גובשה קבוצת משימה שמנתה כ-50 אנשי צוות אוויר מחיל האוויר הסובייטי וכן ממכוני ניסויי הטיסה השונים שהטיסו את המטוס, ונציגים ממשרדי התכנון של כלל המערכות של המטוס. בספטמבר 1970 הושלמו כל ההכנות ליציאת הכוח, אך נאצר נהרג ב-28 בספטמבר ולכן יציאת הכוח נדחתה מחוסר וודאות לגבי הנהגתו של אנואר סאדאת. לבסוף המבצע יצא לדרך במרץ 1971, ארבעת המטוסים הוטסו בחלקים למצרים, שם אנשי קבוצת המשימה שקיבלה את השם "גף 63" הרכיבו את המטוסים בזמן קצר מאוד. היחידה על מטוסיה הוצבה בשדה קהיר-מערב תחת אבטחה כבדה של אנשי קומנדו מצרים, כאשר אנשי היחידה לבשו מדים מצרים. המטוסים עצמם הורכבו במבנים ממוגנים והוצאו לפני טיסותיהם לעמדות חנייה של מטוסי Tu-16. השדה עצמו הותקף לפני כן על ידי מטוסים ישראלים ולכן הוצבו בו מספר יחידות הגנה אווירית סובייטיות. למרות כל המאמצים של הרוסים לשמור על הגעת המטוסים למצרים בסוד, לאחר פגישת תכנון המבצעים הראשונה עם קצינים מצרים המידע דלף ומספר ימים מאוחר יותר העיתון המצרי אל-אהראם פרסם ידיעה על המטוסים החדשים בשדה קהיר-מערב, אם כי המטוסים כונו על ידי העיתון X-500. הפרצות בביטחון המידע גרמו לכך שהרוסים דרשו שגף 63 יעבוד בצורה עצמאית ורק עם אנשי צבא סובייטים, אבל הנזק כבר נעשה והישראלים כבר ידעו על הגעת המטוס ומקורו.
הטיסות הראשונות של המיג-25 בשמי מצרים שהחלו בשלהי אפריל 1971 שימשו בעיקר לניסוי ולבניית תוכניות הטיסה. מערכות מודיעין האותות קלטו שידורים ממערכות מכ"ם ישראליות, מערכת מכ"ם של משחתת אמריקאית ומכ"ם בריטי שהוצב באי כרתים. תוכניות הטיסה החדשות נדרשו לעבור באזור מוגן על ידי סוללות טילים ידידותיות עד אשר המטוס היה מטפס ומאיץ לנתוני יעף הצילום שלו. בשל אי האמון שהרוסים נתנו במצרים מטוסיהם היו ממריאים בפתאומיות וללא כל תיאום עם הפקחים והבקרים, והמשימות התבצעו בדממת אלחוט מלאה. כאשר הטיסות המבצעיות החלו במאי, הישראלים שעקבו אחר המטוס ניסו ליירט אותו אך ללא הצלחה, הם גם ניסו לארוב לו מעל שדה קהיר כאשר המיג טיפס או הנמיך לנחיתה, אך חיל האוויר המצרי היה מקנה ליווי של ארבעה מטוסי מיג-21 מהשדה וכן היה מזניק מבנים של מטוסי מיג-21 מבסיסים שכנים. המשימות המבצעיות התבצעו בזוגות, פרט למשימה אחת מול חופי ישראל. עם קצב טיסות של פעמיים בחודש, מטוסי הביון במהרה צלמו את כל חצי האי סיני והחלו לחדור לשטח ישראל עצמה, כאשר כל העת מטוסים ישראלים מנסים ליירטם אך ללא הועיל.
אף על פי שהישראלים טוענים שמטוסי מיג-25 טסו בשמי הארץ במהירויות של מאך 3.2, על פי העדויות הרוסיות וכן על פי נתוני הטיסה המטוסים רק לעיתים רחוקות האיצו מעל מאך 2.5 וגם אז רק לזמן קצר בניסיון לחמוק ממטוסי יירוט ישראלים. שיא המהירות שהושג בטיסות אלה על פי חלק מהעדויות היה 3,400 קמ"ש. בעוד בדיקות לאחר טיסה העלו שלא היו נזקים למטוסים או למנוע, הסיכון לנזקים קטסטרופליים וכן לאבדן שליטה היו גבוהים.
סך הכול מטוסי המיג-25 טסו 20 גיחות צילום מעל שטחים בשליטת ישראל. טיסות אלה הביאו לתוצרים משמעותיים מאוד מהם ניתן היה לזהות עמדות מכ"ם, למפות שדות תעופה, לזהות יחידות נעות ואף כלי רכב המכוסים בכיסויי הסוואה למיניהם. התוצרים הללו שכנעו את המצרים לנסות ולרכוש את המטוס וסירובה של ברית המועצות למכירה הייתה אחד הגורמים למתיחות שנקרתה ביניהם. ביולי 1972 כל הנציגים הרוסים גורשו ממצרים וגף 63 חדל להתקיים רשמית, מטוסיה עזבו את מצרים מבעוד מועד.
לאחר פרוץ מלחמת יום הכיפורים המצרים פנו שוב לברית המועצות בדרישה למודיעין חזותי איכותי, גם כאן ברית המועצות נענתה ושני מטוסים הוטסו למצרים ב-19 ו-20 באוקטובר. עם זאת מטוסי המיג-25 הספיקו לטוס גיחה מבצעית אחת במהלך המלחמה, שעה לפני כניסתה לתוקף של הפסקת האש שני המטוסים טסו כאשר אחד לקח מסלול מעל לתעלת סואץ והשני טס מעט מזרחית לו. המטוסים נשארו במצרים למשך כשנה נוספת ועזבו אותה סופית בשלהי שנת 1972.
עריקתו של ויקטור בלנקו.
כאשר המטוס הופיע בפומבי לראשונה במטס בסלון האווירי בשדה התעופה דומדדובו ב-9 ביולי 1967, בשילוב עם מספר תצלומים מלוויינים, המומחים המערביים החלו לנסות להעריך את ביצועיו וכינו אותו מיג-23 Foxbat, תוך השערה שמטוס זה היה הבא בתור בפיתוח של משרד התכנון מיג. הערכות שונות הביאו את מדינות המערב, ובראשם ארצות הברית, להבנה שאין בידיהן כלי טיס שיכולים להתמודד מול מטוס כזה. ולכן חיל האוויר האמריקאי הוציא בבהילות את מכרז ה-FX שלו שבעקבותיו פותח ה-F-15.
במשך זמן ממושך המידע שהיה זמין למדינות המערב היה מועט מאוד, שכן הסובייטים תמיד היו מאוד עמומים בהקשר של ציוד צבאי ומטוס זה הייתה בין הפלטפורמות הסודיות ביותר שלהם. כל זאת בשילוב עם דיווחים מישראל שהמיג-25 מסוגל להגיע למהירויות של מאך 3.2 גרמו ליצירת השערות ביצועים מופרזות.