Боевое использование средств поражения обеспечивает обзорно-прицельная система, которая включает: РЛС; обзорно-следящий теплопеленгатор; ЦВМ; систему индикации; пульты управления.

Импульсно-доплеровская РЛС снабжена ФАР. Таким образом, МиГ-31 оказался первым в мире серийным истребителем с антенной системой подобной конструкции, имеющей электронное сканирование. Максимальная дальность обнаружения цели с ЭПР 16 м² составляет 200 км, истребителя — 90 км в передней полусфере. Радиолокационная станция позволяет одновременно сопровождать до 10 целей и атаковать четыре из них. Самолёт МиГ-31 также может использоваться для поражения наземных и надводных целей.

Обзорно-следящий пеленгатор позволяет скрытно осуществлять поиск целей в условиях интенсивных радиоэлектронных помех. Приёмная часть теплопеленгатора установлена на выдвижной установке, Дальность обнаружения самолета противника при работе его двигателя в режиме «максимал» достигает 40 км.

Необходимость управления сложным радиотехническим оборудованием привела к необходимости включения в состав экипажа штурмана-оператора.

Самолёт МиГ-31 вооружен четырьмя ракетами большой дальности Р-33 и четырьмя ракетами малой дальности Р-60.

«Главный калибр» самолета — ракета Р-33 предназначена для уничтожения ЛА аппаратов различных типов, в том числе маловысотных крылатых ракет на расстоянии более 100 км в свободном пространстве и на фоне земной поверхности в широком диапазоне высот и скоростей полёта. Система управления ракеты включает инерциальную навигационную и полуактивную радиолокационные системы наведения. Ракеты обеспечивают поражение целей, выполняющих полёт со скоростью до 3000 км/ч на высотах от земли до 28000 м.

По некоторым данным, после того как на Дальний Восток была направлена эскадрилья МиГ-31, активность американской авиации в этом районе несколько снизилась.

Лётно-тактические характеристики самолёта довольно высокие: максимальная скорость у земли составляет 1450 км, на высоте — 3000 км/ч, практический потолок — 20600 м. Двигатели Д30Ф6 имеют максимальную тягу 9500 кгс, на форсаже — 15500 кгс

Представляет некоторый интерес мнение одного из лётчиков-испытателей о вероятном исходе воздушного боя с другими самолетами-истребителями (принимая во внимание, что он был ярым сторонником самолётов типа МиГ-29!): «В воздушном бою, я думаю, двум лёгким истребителям не составит труда одержать верх над одним тяжёлым (безусловно имеется в виду Су-27 и Су-33), если не брать в расчёт МиГ-31, который может и на расстоянии 200—300 км поразить несколько целей, и те даже не узнают откуда пришло это «похоронное известие». Но МиГ-31 относится к совершенно иному классу истребителей, это уникальный комплекс, сравнивать с которым МиГ-29 или Су-27 просто несерьёзно».

.

МиГ-31 совершает полеты с аэродрома на Камчатке