В 1984-85 гг. ММЗ «Знамя труда» построил лишь 66 МиГ-23МЛД, однако большое число истребителей более ранних модификаций переоборудовалось в МиГ-23МЛД на военных ремзаводах. До появления на вооружении советских ВВС и ПВО самолетов четвертого поколения МиГ-23МЛД являлся практически единственным отечественным фронтовым истребителем, способным на равных вести воздушный бой с американскими «звездами» F-15, F-16 и F/A-18. Впрочем, самолет имел и ряд недостатков: на больших углах атаки (правда, в довольно узком диапазоне) возникали колебания по крену. Имелись сбои и в работе комплекса вооружения, которые объяснялись тем, что доработки проводились, в основном, на АРЗ ВВС, а не на заводах МАП.
В общей сложности МиГ-23 всех модификаций было построено: в Москве – 4278, в Иркутске – 769.
В середине 90-х гг. ОКБ им. Микояна совместно с ОАО «Фазотрон-НИИР» и ГосНИИАС развернули работы по модернизации МиГ-23, ориентируясь на зарубежных владельцев истребителей. Основным направлением работ стало обновление БРЭО самолета, в первую очередь – РЛС. Первоначально рассматривалась замена станции типа «Сапфир-23» на более новую «Супер-Копье». Однако в дальнейшем было решено оснастить МиГ-23 более современными радарами «Москит-23» или «Москит-21 К». На основе этих систем ОКБ предлагает три базовых варианта модернизации самолета, существенно повышающие его боевой потенциал. Так, использование импульсно-доплеровской станции «Москит-23» (дальность обнаружения воздушной цели класса «истребитель» в передней полусфере – 90 км, в задней – 40 км) обеспечивает возможность введения в состав вооружения истребителя современных ракет класса «воздух-воздух» Р-73, Р-27Р, Р-27Т и Р-77 (РВВ-АЕ), противокорабельных ракетХ-31А, а также корректируемых авиабомб с телевизионным самонаведением КАБ-500Кр. Для отработки решений программы модернизации самолета в 1999 г. был создан опытный истребитель, получивший обозначение МиГ-23-98.
Кроме того, компоновка МиГ-23 позволяет оснастить его и РЛС «Топаз», унифицированной со станцией МиГ-29СМТ. При этом модернизированная машина получит практически равные с «двадцать девятым» возможности по ведению ракетного воздушного боя вне визуального контакта с противником, а также по действиям против наземных и морских целей. Недостаточный обзор из кабины МиГ-23 предполагается улучшить за счет установки беспереплетного козырька фонаря кабины летчика (как на МиГ-21-93). Применение подвесных контейнеров с оп-тоэлектронным оборудованием позволит ввести в состав вооружения ракеты с лазерным наведением типа Х-25МЛ, С-25Л и Х-29Л, а также КАБ-500Л. По желанию заказчика возможно оснащение истребителя и управляемым оружием зарубежного производства, Боевые возможности МиГ-23 должны быть значительно повышены и за счет внедрения новой авионики, в частности, многофункциональных цветных индикаторов на жидких кристаллах МФИ-68, уже отработанных для МиГ-29СМТ. Навигационное оборудование предполагается дополнить приемником спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС/GPS.
МиГ-23 активно использовались в ЛИИ МАП (ныне – ЛИИ им. М. М. Громова) в качестве летающих лабораторий. Так, в 1970-75 гг. на ЛЛМиГ-23 (в которую был переоборудован один из первых МиГ-23С) проводились исследования типовых алгоритмов управления САУ в режиме автоматического захода на посадку. На том же режиме в 1977-84 гг на ЛЛМиГ-23УБ испытывалась экспериментальная аналогово-цифровая САУ. Кроме того, на этом самолете исследовались вопросы информационного обеспечения режима посадки с использованием телевизионной системы и наземного радиолокатора с командной линией. Эта же машина, оснащенная системой непосредственного управления подъемной силой (НУПС), использовалась для изучения новых форм движения летательного аппарата. В полетах принимали участие летчики-испытатели И. П. Волк, Р. А. Станкявичус и А. В. Щукин. Было установлено, что система НУПС существенно расширяет маневренные возможности скоростного самолета и повышает точность его пилотирования.