6 сентября 1976 г. произошло событие, отразившееся не только на судьбе МиГ-25, но повлиявшее на всю систему ПВО СССР. Во время учебных полетов на дальневосточном аэродроме Чугуевка летчик 531-го ИАП ст. л-т В. Беленко угнал МиГ-25П в Японию. Этому событию в последние годы было посвящено множество публикаций, и лишний раз останавливаться на нем нет необходимости, поэтому рассмотрим лишь последствия предательства Беленко для МиГ-25. Специальная правительственная комиссия пришла к выводу, что без крупной модернизации оборудования перехватчика его боевая эффективность станет недопустимо низкой. В очень короткие сроки была подготовлена программа совершенствования самолета, предусматривавшая, в частности, установку вместо импульсной РЛС «Смерч-А» станции с квазинепрерывным излучением «Сапфир». Последнюю предлагалось в кратчайшие сроки создать путем модификации только что отлаженной на МиГ-23 станции «Сапфир-23». Новую РЛС планировалось дополнить теплопе- ленгатором, что повышало помехозащищенность комплекса в целом и обеспечивало реализацию так называемых скрытых атак (без включения радара). Абсолютно необходимым считалось установить новую аппаратуру государственного опознавания, применить модернизированные ракеты Р-40 с почти в два раза большей дальностью действия, сделать возможной подвеску ракет ближнего боя Р-60 или Р-60М.
Соответствующее постановление Совмина СССР вышло 4 ноября 1976 г. Оно предусматривало создание перехватчика МиГ-25ПД и на его базе модернизированного авиационно-ракетного комплекса перехвата воздушных целей МиГ-25-40Д («Д» – доработанный). Работа над машиной шла очень быстрыми темпами. Этому способствовала тщательно продуманная и подготовленная руководителями темы Н.З. Матюком и Л.Г. Шенгелая программа испытаний. Первый опытный МиГ-25ПД строился на базе перехватчика с заводским №84042474. 19 ноября 1977 г. эту машину с синим бортовым номером «305» поднял в воздух шеф-пилот фирмы В.Е. Меницкий. В 1978 г. на летную станцию ОКБ в Жуковском поступили вторая и третья доработанные машины (номера «306» и «307»). В следующем году Государственная комиссия подписала Акт о завершении летных испытаний МиГ-25ПД, а еще через год он был принят на вооружение. В отличие от ранее выпущенных МиГ-25П, на доработанные машины мог подвешиваться сбрасываемый топливный бак емкостью 5300 л. На них устанавливались модернизированные двигатели Р15БД-300 с измененной коробкой самолетных агрегатов. Новая станция «Сап- фир-25» (С-25 или Н-005) отличалась увеличенным диаметром антенны и позволяла обнаруживать цели с эффективной отражающей поверхностью 16-19 м 2 на дальности более 100 км. Новая РЛС позволила обнаруживать цели на фоне земли, увеличилась дистанция пуска ракет, которые после модернизации получили обозначение Р-40РД и Р-40ТД.
Серийный выпуск доработанного перехватчика начался в Горьком еще в 1978 г., сразу после завершения этапа «А» Госиспытаний, и продолжался до 1984 г., после чего авиазавод перешел на полномасштабное производство МиГ-31. Всего построили свыше 150 экземпляров МиГ-25ПД. Новая модификация оказалась настолько успешной, что было принято решение о переоборудовании ранее выпущенных МиГ-25П в МиГ-25ПД. Работы начались в 1979 г. Самолеты перегонялись из авиаполков в Горький, где их дорабатывали одновременно с проведением капитального ремонта. Прошедшие эту процедуру перехватчики получили обозначение МиГ-25ПДС, что означает «перехватчик, доработанный в строю». Эти машины практически ничем не отличались от серийных МиГ-25ПД, но подвесной бак на них устанавливаться не мог. Доработка всего парка перехватчиков завершилась одновременно с окончанием серийного производства МиГ-25ПД – в конце 1982 г.
Исходные МиГ-25П, имевшие в свое время самую совершенную систему вооружения среди истребителей советской ПВО, первоначально не предполагалось поставлять на экспорт. Их даже не отправляли в авиачасти, расположенные в странах Варшавского договора. Однако акция В. Беленко и изучение самолета потенциальным противником изменили ситуацию. Ограничения на экспорт «МиГа» в дружественные Советскому Союзу страны были сняты. По заказу ряда государств Ближнего Востока была разработана специальная экспортная модификация истребителя на базе МиГ-25ПД, отличавшаяся установкой устаревшей системы вооружения с РЛС «Смерч-А2», но дополненная ракетами ближнего боя Р-60М.