Một phiên bản mới của Foxhound với hệ thống điện tử nâng cấp, MiG-31B được giới thiệu vào năm 1990. Người Xô Viết đã phát hiện ra kỹ sư bộ phận radar Phazotron là Adolf Tolkachev đã bán các thông tin về những loại radar tiên tiến cho Phương Tây, vì vậy mà những chiếc máy bay của Liên Xô dễ dàng bị phát hiện. Ngay sau đó một phiên bản radar mới vội vàng được phát triển. Nhiều chiếc MiG-31 trước đó đã được nâng cấp tới tiêu chuẩn mới, thiết kế MiG-31BS

Sự phát triển một phiên bản tiên tiến toàn diện hơn, MiG-31M, đã được bắt đầu vào năm 1983 và bay chuyến đầu tiên vào năm 1986, nhưng sự sụp đổ của Liên Xô đã cản trở nó được sản xuất hoàn thiện. Từ năm 1991 và đặc biệt từ năm 2000, hầu hết máy bay hiện nay đều được nâng cấp tới tiêu chuẩn phiên bản MiG-31M, thêm vào một bổ sung như hệ thống định vị toàn cầu (GPS) và máy thu sóng từ vệ tinh GLONASS. (Trong VVS - Không quân Nga, việc gọi tên máy bay thường được lặp lại xuyên suốt các năm, chẳng hạn Su-35 'Flanker-E' và Su-37 'Flanker-F' đều được đặt tên là "Su-27M").

MiG-31 là máy bay tiêm kích đánh chặn nặng nhất thế giới, trọng lượng cất cánh tối đa của nó là 46 tấn, nặng gần bằng với loại Tupolev Tu-154 thương mại chỉ có 55 tấn, nặng hơn cả loại Tupolev Tu-134 chỉ xấp xỉ 30 tấn, thậm chí nặng hơn cả một chiếc xe tăng T-54/55 chỉ khoảng 40 tấn, nặng ngang với một chiếc xe tăng T-90.

Vài phiên bản khác đã được phát triển, bao gồm phiên bản mang tên lửa chống vệ tinh chuyên dụng, MiG-31D; một phiên bản chống vệ tinh tương tự MiG-31A; một phiên bản đa năng trong đề án, MiG-31F; và phiên bản xuất khẩu ít tính năng, MiG-31E; nhưng đa số không được chế tạo.

• Ye-155MP (còn được biết đến với tên gọi Mẫu 83 MiG-25MP): bay lần đầu tiên vào 16 tháng 9-1975. Sản xuất vào năm 1979 thay thế MiG-23 và Sukhoi Su-15.
• MiG-31 (Mẫu 01, 'Foxhound-A'): 2 chỗ, bay trong mọi thời tiết. Còn có tên MiG-31 01DZ khi cần nạp nhiên liệu trên không được thêm vào.
• MiG-31M (Mẫu 05, 'Foxhound-B'): phiên bản cải tiến, bắt đầu được phát triển từ năm 1984. Được nhìn thấy lần đầu tiên vào tháng 2-1992. Nó được nâng cấp lên động cơ loại D-30F6M, kính chắn gió, thêm 300 lít nhiên liệu, hệ thống điều khiển số, màn hình đa chức năng, radar mảng pha Phazotron Zaslon-M với bán kính quét lên tới 400 km, tháo bỏ pháo thay vào 2 giá treo tên lửa, trọng lượng tối đa lên tới 52.000 kg (114.640 lb. Mẫu đầu tiên xuất hiện vào 9 tháng 8-1991.
• MiG-31B (Mẫu 01B): cải tiến với radar hiện đại, trang bị EMC và EW, nâng cấp để mang tê lửa R-33. Hệ thống điện tử cải tiến gồm: hệ thống dẫn đường tầm xa A-723, tương thích với các trạm thông tin dẫn đường mặt đất như LORAN/OMEGA và CHAYKA. Thay thế mẫu 01/01DZ vào cuối năm 1990.
• MiG-31BS (Mẫu 01BS): thiết kế ứng dụng cho mẫu 01/01DZ khi đã cải tạo thành kiểu tiêu chuẩn MiG-31B.
• MiG-31D (Mẫu 07): chỉ có 2 chiếc được sản xuất. 1 chiếc chuyên dụng chống vệ tinh.
• MiG-31E: phiên bản xuất khẩu. Xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1997 với các hệ thống đơn giản hóa.
• MiG-31F: dự án máy bay chiến đấu - ném bom.
• MiG-31FE: phiên bản xuất khẩu của MiG-31F