Необходимость дальнейшей модернизации радиоэлектронного оборудования и вооружения, что вызвало возрастание массы самолета, а также недостаточные маневренные характеристики истребителя МиГ-23С потребовали применения крыла увеличенной площади с усовершенствованной аэродинамикой. Было создано крыло с большей хордой, оснащенное вихреобразующим "клыком" на передней кромке подвижной части. Стреловидность повредней кромке стала изменяться в пределах от 18°40* до 74°33', носок крыла не отклонялся. Хвостовое оперение сместилось назад на 860 мм, запас топлива увеличился за счет четвертого фюзеляжного бака. Новая модификация называлась МиГ-23 (среди летчиков - "23-й без буквы") и в небольшом количестве появилась в 1971г. Следующий вариант самолета (ставший одним из самых массовых), оснащенный крылом с отклоняемым носком, новым оборудованием и двигателем и получивший название МиГ-23М, совершил первый полет в июне 1972 г. (летчик-испытатель А.В.Федотов). Вооружение нового истребителя составили УР средней дальности Р-23Р и Р-23Т, а также УР с инфракрасным самонаведением малой дальности Р-13М. Для поражения наземных целей истребитель оснащался бомбами калибром до 500 кг и неуправляемыми ракетами. В 1973 г. был создан вариант этого истребителя МиГ-23МС с упрощенной бортовой радиоэлектроникой (в частности, РЛС "Сапфир-21") и вооружением, предназначенный, в основном, для поставок на экспорт. Усовершенствованный вариант самолета МиГ- 23М, МиГ-23МФ (1977 г.), вооружили первыми в мире УР ближнего боя Р-60, созданными под руководством М.Р.Бисновата, имеющими инфракрасную систему наведения и способными запускаться с самолета, выполняющего маневр с перегрузкой 8д, то есть практически на пределе маневренных возможностей. Для подвески ракет использовались АПУ-60/2, рассчитанные на две ракеты, что позволило довести общее число УР Р-60 на борту истребителя до шести.
Взлетает Миг-23УБ ВВС Индии
МиГ-23М оснащались катапультным креслом КМ-1, несколько позже на истребители начали устанавливать кресла КМ-1М и КМ-3. На самолете использовались РЛС "Сапфир 23Д", кислородная система КП-27М, радиокомпас АРК-15, система ближней навигации РСБН-2С, радиовысотомер РВ-4, система радиоопоэнавания "свой-чужой" СРО-2М, система сигнализации о радиолокационном облучении "Сирена"С-ЗМ, встроенная система постановки активных радиолокационных помех "Репер"Н.
Как и МиГ-21, самолеты МиГ-23 оснащались станцией "Лазурь", обеспечивающей прием командных сигналов по закрытой линии связи в системе автоматизированного наведения истребителей "Воздух".
Требования дальнейшего увеличения маневренности, вызванные появлением в США истребителей четвертого поколения Маедоннел-Дуглас F-15A, Дженерал Дайнэмикс YF-16 и Нортроп YF-17, а также затягивание работ по созданию аналогичных отечественных самолетов Т-10 и МиГ-29 привели к появлению в 1974 г. облегченного истребителя МиГ-23МЛ ("23-12"), рассматривавшегося тогда ВВС как временная замена МиГ-29. Новый самолет имел усовершенствованную автоматическую систему управления, РЛС "Сапфир-23МЛ", теплопеленгаторТП-23М и индикатор на лобовом стекле (ИЛС) АСП-17МЛ. На истребителе применили двигатель Р-35-300, развивающий тягу 8550 кгс и 13000 кгс на форсажном режиме, обеспечивающий самолету отличные разгонные характеристики (поэтому параметру МиГ-23МЛ превэршел F-16). Были внесены изменения и в конструкцию планера - укорочен (и почти "сошел на нет") форкиль, снят один фюзеляжный топливный бак, что способствовало снижению массы почти на тонну, а в результате возросли дальность и маневренность истребителя. Самолет находился в серийном производстве с 1976 по 1981 гг. По мнению летчиков (в том числе и принимавших участие в реальных боевых действиях) МИГ-23МЛ явился вполне полноценным боевым истребителем.
В 1977 г. создали усовершенствованный вариант, МиГ-23МЛА с РЛС "Аметист", а также МиГ-23П ("23-14") - облегченный перехватчик, вариант МЛ, адаптированный к требованиям войск ПВО.
В начале 1980-х гг. началось серийное производство самолета МиГ-23МЛД ("23-18") - последней и наиболее совершенной модификации в семействе "двадцать третьих"-истребителей. У основания плоскостей выросло по второму "клыку". Это улучшило устойчивость и управляемость на больших углах атаки. Кроме того, появился генератор вихрей на трубке ПВД. Истребитель оснащался новой РЛС, способной одновременно обнаруживать и сопровождать несколько воздушных целей и усовершенствованной системой автоматизированного управления с земли с использованием помехозащищенной линии передачи данных. Для предотвращения сваливания устанавливалась система, облегчающая пилотирование на больших углах атаки.
В вариант МиГ-23МЛД переоборудовались прямо в частях МиГ-23 других модификаций, в частности, МиГ- 23П. До появления на вооружении-ВВС самолетов четвертого поколения, МиГ-23МЛД являлся практически единственным отечественным фронтовым истребителем, способным на равных вести воздушный бой с американскими F-15, F-16 и F/A-18. В дальнейшем МиГ-23МЛД получили на вооружение высокоманевренные ракеты Р-73 с инфракрасной системой самонаведения и дальностью пуска - до 35 км.