来源：军武速递官方
五十年代末，冷战已经进行得如火如荼。美苏的航空器设计都已经跨过了两倍音速的里程碑，三倍音速的诱人目标正在远方向两国军方、情报界和工程界招手。1958年苏联国土防空军发布了对最大速度达到3,000 公里/小时和升限达 27 公里的有人驾驶截击机的要求，米高扬和苏霍伊做出了回应。次年美国政府里那个最臭名昭著的局部署了三倍音速低雷达散射截面侦察机即后来的SR71也称“牛车”项目的研制。1962年米格25正式开始研制，1964年首飞。1969年正式投产。
米高扬的设计里曾经出现过类似英国“闪电”的发动机上下布置的方案，不过因为这样会让机身过高降低可维护性而作罢。最终确定的设计还是双发水平并列。因为巡航速度需要达到三倍音速，航向稳定性已经至关重要，必须增大垂尾面积。但是随着速度增大，单垂尾侧面承受的动压也增大，弹性形变明显，导致效率严重下降，所以米高扬设计局首次在超音速飞机上采用了双垂尾布局，这样能够保持较高的效率，但付出了结构代价。
由于两倍音速以上的气动加热已经是非常严重，理论上驻点温度与马赫数的平方成正比，巡航速度超过马赫数2.5就已经导致蒙皮温度超过铝合金可以承受的最高温度300摄氏度。因此可用的材料只剩下钛合金与钢。而五十年代末六十年代初苏联的钛合金加工工艺还不够先进，薄壁钛焊接结构的裂纹问题无法解决，只能弃钛而取钢。最终米格25的机体由80% 的镍钢合金、11% 的铝和 9% 的钛组成，整机空重达到20吨。好处是成本较低，米格25的常用最大速度略低于美国的SR71/A12，但产量却远高于后者也在一定程度上得益于此。
米格25使用的发动机P15是单转子，效率上不如双转子但简单可靠。重量超过2.5吨，加力推力约为110千牛，推重比大概4.4，同期美制J75涡喷发动机是双转子结构，而重量2.7吨，加力推力120千牛，推重比大约4.45。可见苏联大推力涡喷发动机水平那时与美国基本相当。
由于需要较长时间超音速飞行，为减小浸润阻力，设计时翼面积受到严格控制只有61平方米（一说为56平方米），而正常起飞重量较大约36吨，此时翼载荷接近600公斤/平方米，又没有前缘襟翼等亚音速段提高升力系数的手段。所以亚音速下的机动性显然并不出色，但对于强调高速冲击能力的截击机而言影响不大。
客观地说，米格25是米高扬设计局在苏联总体技术水平低于美国的情况下，紧紧抓住主要需求——三倍音速飞行；结合实际条件灵活变通，适时简化对材料的要求，设计出的合格截击/侦察机。从设计角度看，不失为工程上的一件杰作。
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