1960年用米格-21改裝的發動機飛行試驗驗證機E-150對米格-25的動力裝置R-15-300加力渦噴發動機進行試驗。次年4月，第二臺驗證機E-152上天。隨後，生產發動機R-15B-300的第三架驗證機E-152M投入飛行試驗。
1961 3月10日，米高揚簽署了研制米格-25原型機E-155的訂單。1962偵察機全尺寸樣機審定委員會召開審定會。1963 65438+2月米格25(偵察型)E-155R-1首架原型機出廠，1964年3月6日，蘇聯著名試飛員費多托夫首次起飛。同年9月9日，第二架原型機(攔截型)E-155P-1開始試飛。然後第三架原型機(偵察型)E-155R-3也參加了試飛。三架原型機各配備兩臺R-15B-300發動機，並在1965~1977期間，以代號E-266創下了八項飛行速度、九項飛行高度、六項爬升時間的世界紀錄。1967年7月，在莫斯科圖希諾機場舉行的蘇聯航空節檢閱中，4架米格-25預生產機型首次公開飛行表演。
1968年，教練型米格-25開始試飛。為了簡化設計，教練艙位於原駕駛艙的前方，從而將設計修改限制在前機身。因此，取消了機頭雷達和武器。
1969和1970 R型和P型已通過國家驗收並投產。後來分別於5月1972和2月12交付部隊。1971改進型偵察機米格-25RB投產，後來所有R型都是根據它改裝的。
6月1976 165438+10月至6月1978，設計局完成了改型米格-25PD的設計、制造、試飛和生產。此後兩年，所有在部隊服役的P型飛機都是按照PD型改裝的。
1984年，米格-25停產。