Первые серийные машины поступили в 968-й истребительный Севастопольский Краснознамённый ордена Суворова авиаполк 95-й истребительной авиадивизии 26-й воздушной армии, базировавшийся на аэродроме Рось (Белоруссия). Но сразу после начала их эксплуатации стали проявляться многочисленные «детские болезни». Например, выходили из строя узлы крепления поворотных консолей (из-за чего максимальную перегрузку ограничили до 3,5), неудовлетворительно работало радиоэлектронное оборудование. Заводские ремонтные бригады неделями жили на аэродроме, доводя до ума своих «питомцев».
Опытный МиГ-23 — экспонат авиационного музея в Монино
Учтя все эти обстоятельства, конструкторское бюро Микояна срочно провело модернизацию МиГ-23С. Машина получила крыло увеличенной площади с вихреобразующим «клыком» на передней кромке, было немного смещено назад хвостовое оперение, увеличен запас топлива. Модернизированный вариант получил наименование МиГ-23, без буквы. Однако таких самолётов построили немного, поскольку в серию вскоре пошла другая модификация, МиГ-23М.
Наиболее совершенной модификацией истребителя МиГ-23 стал МиГ-23МЛД, поступивший на вооружение в начале 80-х годов, оснащённый усовершенствованной РЛС, способной обнаруживать цели на дальности до 85 км и захватывать их на дальности до 60 км. Она могла одновременно сопровождать четыре цели, осуществляя при этом наведение на цели сразу двух ракет. Максимальная эксплуатационная перегрузка возросла до значения 8,5. Специально для авиации ПВО выпускался перехватчик МиГ-23П.
Наиболее совершенной модификацией МиГ-23 стали истребители МиГ-23МЛД, успевшие повоевать в небе Ливана и Афганистана
Новый двигатель Р-35Ф-300 с тягой 13 100 кгс обеспечивал истребителю максимальную скорость 2500 км/час, радиус действия 960 км, скороподъёмность 240 м/сек. Масса боевой нагрузки достигла 4500 кг.
Многие истребительные авиаполки, имевшие на вооружении МиГ-23, прошли афганскую войну. Среди них были 32-й полк (воевал в Афганистане в 1988 г.); 120-й полк (1988—89 гг.); 168-й полк (1987 год); 190-й полк (1986 год); 655-й полк (1985 год); 905-й полк (1984 год); 979-й полк (1986—87 гг.); 982-й полк (1984—85 гг.) и другие.
Истребители—бомбардировщики
Вопреки предварительным расчётам и перспективным планам, МиГ-23 так и не удалось превратить в универсальный многоцелевой самолёт, способный перехватывать ударные самолёты противника, вести борьбу за господство в воздухе, оказывать авиационную поддержку наступающим сухопутным войскам. Пришлось создавать его модификации, оптимизированные для решения тех или иных задач.
Поэтому на базе МиГ-23 выросла целая ветвь ударных самолётов, которая в итоге увенчалась истребителем-бомбардировщиком МиГ-27 с крылом изменяемой геометрии. Первым шагом на этом пути стал истребитель-бомбардировщик МиГ-23Б, поднявшийся в воздух в 1970 году. Он уже во многом отличался от «чистого» истребителя: была демонтирована РЛС; изменилась конфигурация носовой части (что улучшило обзор вперёд-вниз); появился лазерный дальномер; был установлен прицельно-навигационный комплекс «Сокол». МиГ-23Б мог брать до 18 бомб по 100 кг либо 8 бомб по 500 кг. При этом у него под фюзеляжем находилась пушечная установка ГШ-23Л.
МиГ-23 стал родоначальником большого семейства боевых самолётов различного назначения
После выпуска всего 24 машин данного типа, в серию пошёл новый вариант — МиГ-23БН, с двигателем Р-29Б-300 (МиГ-23Б использовал АЛ-21ФЗ) и модернизированной прицельно-навигационной системой «Сокол-23Н». Для защиты пилота у него появились броневые накладки по бокам кабины, а корневую часть подвижной консоли выполнили с наплывом. Этот самолёт брал 6 бомб по 500 кг, либо вместо них подвешивались 4 блока неуправляемых ракет УБ-16-57.
МиГ-27
В 1973 году появился новый вариант истребителя-бомбардировщика МиГ-23М, вскоре получивший наименование МиГ-27. В принципе, он незначительно отличался от предыдущих модификаций. Снова изменилась конструкция носовой части, усилилось бронирование кабины пилота, вместо 23-мм пушки ГШ-23Л появилась более мощная 30-мм шестиствольная ГШ-6-30 (скорострельность 5600 выстр./мин, боекомплект 250 снарядов), но формально он считался новым самолётом.