В сочетании с прицельной системой ГШ-6-30А имела высокую точность стрельбы. Заводской летчик-испытатель М. Туркин на спор предлагал попасть в закрепленную на мишени и хорошо видную белую майку и даже снести положенную сверху фуражку. Сделав пару заходов, он уложил в цель очередь. Определить, кто победил в споре, не удалось: очередь разметала бревенчатую мишень так, что не осталось даже обрывков.

Артиллерийское вооружение МиГ-23БМ могло усиливаться за счет подвески пушечных контейнеров с подвижными в вертикальной плоскости орудиями ГШ-23 с боекомплектом в 260 патронов. Для контроля за результатом атаки в обтекателе на левой половине НЧК был установлен фотоконтрольный прибор.

Увеличился и вес боевой нагрузки, достигнув 4000 кг и сравнявшись с Су-17М. Для удобства снаряжения боеприпасами, узлы подвески из-под фюзеляжа перенесли под каналы воздухозаборника и оснастили балочными держателями БДЗ-УМК, рассчитанными на боеприпасы калибра до 500 кг. Еще один держатель БДЗ-УМК мог монтироваться вместо центрального подфюзеляжного топливного пилона, за счет чего число точек подвески вооружения возросло до семи. Самолет был способен поднимать с помощью МБД до семи пятисоток, девяти авиабомб калибром 250 кг или 22 "соток".

Для самообороны от истребителей и борьбы с тяжелыми самолетами и вертолетами противника МиГ получил возможность нести ракеты Р-3с (позднее - и модифицированные Р-13М, обладавшие вдвое большей дальностью).

Из управляемого оружия для поражения наземных целей на МиГ-23БМ использовалась уже проверенная на "бэ-эне" ракета Х-23 (Х-23М). Модернизации подверглась аппаратура ее управления, переведенная на современную полупроводниковую элементную базу. Благодаря расширенному до 18° створу луча несколько упростилось наведение ракеты. Новая "Дельта-НМ" имела антенну в обтекателе на правой кромке НЧК (а не под ней, как на МиГ-23Б). Перенос антенны был обусловлен особенностями установки подкрыльевых многозамковых держателей МБДЗ-У2Т-1, при подвеске которых обтекатель старой "Дельты" мешал, и его приходилось снимать.

Для борьбы с ЗРК противника и поражения их РЛС с самолета предполагалось использовать противорадиолокационную ракету Х-28. Громоздкое и массивное изделие, разработанное в МКБ "Радуга" по подобию "больших" ракет для Дальней Авиации, к середине 70-х годов оставалось единственным подобным средством поражения, состоявшем на вооружении фронтовой авиации. Чтобы разместить ракету на МиГ-27 пришлось сконструировать специальную переходную балку весом 60 килограмм, на которую с помощью авиационного катапультного устройства АКУ-58-1 должно было подвешиваться изделие.

Х-28 вешалась на правую подкрыльевую точку подвески, а контейнер с аппаратурой управления "Метель-А" - на левую. В кабине имелся пульт управления, а в правом "ухе" под кабиной за приемной антенной "Сирени" устанавливалась контрольная антенна "Метели", служащая для проверки "головы" ракеты перед полетом на применение. Однако соответствующую аппаратуру и саму Х-28 серийные самолеты так и не получили, а позднее пульт, расположенный на переплете козырька фонаря, стали снимать "по факту" отсутствия противорадиолокационного вооружения, а с машины №61912561309 тумблер "Метель" заменили на переключатель яркости сигнальных ламп на визирной головке С-17ВГ и кнопок-ламп на пультах вооружения. Внешне напоминанием о несостоявшемся носителе Дубнинского изделия осталась радиопрозрачная крышка на задней части правого "уха" (на левом ее нет).

Бортовую станцию активных помех дополнили кассеты с патронами радиолокационных помех и тепловых ловушек, выстреливавшихся вверх из двух держателей, оборудованных в нишах центроплана. Каждая кассета содержала по шесть патронов, служивших для создания ложных тепловых целей ракетам, или с дипольными отражателями. Патроны могли отстреливаться сериями по несколько штук или залпом в автоматическом режиме (от станции фиксирующей облучение). Предусматривался и отстрел в ручном или аварийном режимах.

Работу всех составляющих бортового оружия обеспечивала система управления вооружением СУВ-2, размещенная в закабинном отсеке. Электроавтоматика СУВ-2 выполняла задачи коммутации, блокировки и разрешения сброса бомб, стрельбы и пуска ракет, задавала интервалы и порядок схода бомб в серии и сигнализировала о наличии боеприпасов и их "разгрузке".

Кабина пилота серийного МиГ-27

Низковысотное бомбометание с МиГ-27 с залповым сбросом восьми ФАБ-500М-54 с парашютными тормозными устройствами