Ракета для МиГ-23 создавалась в двух вариантах: «изделие 340» с «радийной» ГСН разработки НИИ-339 и «изделие 360» с тепловой головкой самонаведения ТГС-23, проектировавшейся в ЦКБ-589.

Для отработки самолетной РЛС «Сапфир-23»,теплопеленгатораТП-23 и аппаратуры самонаведения создали летающую лабораторию, переоборудовав к тому времени уже явно раритетную машину Ту-110 №5511 и обозначив ее как ЛЛ-110. Машину модифицировали в Жуковском, на летно-испытательной базе завода №23, оставшейся не удел после ликвидации ОКБ В.М. Мясищева. В носовой части в удлиненном обтекателе разместили РЛС «Сапфир». Под крылом оборудовали подвеску в виде спецгондолы для размещения ГСН, соединенной с аппаратурой, установленной в пассажирском салоне. Исследования, проведенные на этой летающей лаборатории, позволили накопить большой материал по характеристикам сигналов, отраженных от различных подстилающих поверхностей, и выработать эффективные методы селекции движущихся объектов.

Первый вылет ЛЛ-110 состоялся 31 марта 1966 г., до конца года выполнили еще восемь полетов. В следующем году из 13 полетов около половины осуществлялось специально для изучения ГСН. Испытания на ЛЛ-110 ГСН для ракет вызвало приступ ревности у сотрудников ОКБ Микояна. По их мнению, все силы необходимо было сосредоточить на ускоренной отработке РЛС, ведь вопреки первоначальным планам не только первый, но и второй опытный МиГ-23 пришлось комплектовать балансировочным грузом взамен не желавшей работать РЛС. Мнение головного разработчика было учтено, и большинство из 34 полетов, осуществленных в 1968 г., было произведено в интересах отработки самолетной РЛС и теплопеленгатора.

Для ускорения процесса отработки привлекли и летающую лабораторию на базе массового реактивного лайнера Ту-104 №42498, получившую обозначение ЛЛ-104/23. Ее первый полет состоялся 1 ноября 1968 г. В ходе испытаний на летающих лабораториях была подтверждена дальность захвата ГСН цели типа Ту-16 26—30 км.

Подвеска ракеты класса «воздух—воздух» Р-23Т на истребителе МиГ-23.

Новизна многих технических решений по радиолокатору «Сапфир-23» привела к многократным сдвигам установленных сроков завершения работ. Не помогло и отстранение от должности ряда ответственных лиц: директора НИИ-339 М. Комиссарова в 1967 г., его преемника Я. Павлова. В 1969 г. аналогичная судьба постигла и главного конструктора РЛС Г.М. Кунявского, многие годы являвшегося главным идеологом разработки принципиально новых РЛС, который, в конечном счете, был вынужден перейти в НИИ-2 Минавиапрома (ныне ГосНИИАС). Позднее НИИ-339, получивший к середине 1960-х гг. новое название НИИ аппаратостроения (позднее НИИ радиостроения — НИИР), объединили с НИИ приборостроения (НИИП), образовав НПО «Фазотрон». Во главе объединения поставили руководителя НИИП Ю.Н. Фигуровского. Работы по «Сапфиру-23» возглавил «варяг» из НИИП В.К.Гришин.

Все это не могло не сказаться на сроках отработки ракет. Однако, несмотря на радикальный переход на новую общую компоновочную схему К-23, к середине 1960-х гг. процесс ее создания опережал ход разработки самолета. Уже в 1966 г. были изготовлены габаритно-весовые макеты ракет с «радийной» и тепловой ГСН.

В следующем году наряду с макетами изготовили пусковые («изделие 362»), программные («изделие 363») и телеметрические («изделие 365») ракеты в тепловом варианте. Для начала четыре «изделия 362» запустили с наземной нештатной пусковой установки.

Компоновка ракеты К-23Р: 1  — ГСН; 2 — приемная антенна РВ; 3 — радиовзрыватель; 4 — передающая антенна РВ; 5 — автопилот; 6 — боевая часть с ПИМ; 7 — турбогенератор; 8 — газогенератор; 9 — двигатель; 10 — газовод; 11 —  рулевой привод.

Летная автономная отработка ракет началась на специально переоборудованном еще в начале 1967 г. МиГ-21ПФ №1203 (он же Е-7 с К-23), специально оснащенном нештатными пусковыми установками для К-23. Поставка ракет задерживалась, и простаивавший самолет использовали для обеспечения летных испытаний противотанковой ракеты «Лотос». Тем не менее до конца года успели совершить 17 полетов с К-23, выполнив восемь автономных пусков «изделий 362» и «363». В следующем году самолет еще 43 раза поднимался в воздух и осуществил 14 пусков программных и телеметрических ракет.

В начале 1968 г. был переделан и МиГ-21 С №102 (он же Е-7 с К-23Т), на который установили контейнер с аппаратурой, обеспечивающей применение полноценных К-23 с тепловой ГСН. Поставка первых ГСН для комплектации ракет была осуществлена «Геофизикой» еще в 1967 г. До конца года выполнили 14 полетов с ракетами и произвели один пуск управляемой К-23Т, начав тем самым первый этап государственных испытаний. При этом осенью радиолокатор МиГ-21С доработали, обеспечив его применение при пуске ракет К-23Т с нулевым углом упреждения. В общей сложности с двух носителей за 1968 г. выполнили 33 пуска ракет, включая 20 программных и 13 телеметрических. В том же году состоялись испытательные полеты первого прототипа МиГ-23 с четырьмя макетными ракетами, призванные определить характеристики самолета с полным комплектом ракетного вооружения.

Начиная с 1969 г. приступили к пускам управляемых ракет по воздушным мишеням. Второй и четвертый прототипы МиГ-23 выполнили соответственно по 12 и четыре автономных пуска, а прототип №3 — пуск телеметрической ракеты по Ил-28. С МиГ-21С №102 велись пуски по МиГ-17, Ил-28 и парашютным мишеням М-6. Всего в 1969 г. выполнили 19 пусков К-23Т. На МиГ-21С №102 прошли испытания штатные пусковые установки АПУ-23-11 и катапультная АКУ-23-11, предназначенная для подфюзеляжной подвески ракет и не получившая дальнейшего развития. В итоге МиГ-23 «потянул» только пару К-23.