МиГ-27К обладал превосходными возможностями, однако его доводка, производство и эксплуатация сопровождались множеством трудностей. За все достоинства пришлось платить, как в прямом, так и переносном смысле. Прежде всего, большая стоимость нового оборудования не позволяла сделать МиГ-27К массовым. Многочисленные неполадки с системой «Кайра» долгое время были причиной того, что военные не спешили принимать самолёт на вооружение. Сдача каждой построенной машины требовала существенных усилий. В то время на иркутском авиазаводе вновь можно было увидеть десятки не принятых самолётов, стоявших в очереди на доработку.

Долгие испытания и доводка «Кайры» не были исключительным явлением. Совместные испытания Су-24, оснащённого ПНС «Пума» с большим количеством новой аппаратуры, начатые в январе 1970 г., завершились только в июне 1974 г. Су-24М с аналогичной системой «Кайра-24» и ПНС «Тигр» также потребовал более четырёх лет на заводские и совместные госиспытания, в ходе которых потребовалось выполнить почти 1000 полётов. ЛТПС для него, представленная на испытания в декабре 1976 г., была принята на снабжение только в июне 1983 г.

Задача разработчиков МиГ-27К осложнялась ещё тем, что работать с ЛТПС приходилось одному лётчику, в то время как на Су-24М нагрузка распределялась между лётчиком и штурманом-оператором. Это обусловило более высокий уровень автоматизации «Кайры-23» с неизбежным усложнением системы. Однако «игра стоила свеч». Боевая эффективность МиГ-27К по сравнению с предшествующими модификациями увеличилась многократно. Так, для выполнения задания, для которого требовалось семь обычных МиГ-27, достаточно было всего четырёх «Кайр».

Использование МиГ-27К с управляемыми средствами поражения давало отличные результаты, позволяя экономить самолёто-вылеты и выделять для поражения цели существенно меньший наряд сил. К примеру, если для уничтожения типового укреплённого сооружения требовалась шестёрка истребителей-бомбардировщиков с дюжиной ФАБ-500, то применение «Кайр» позволяло сделать это атакой одного самолёта с парой ракет Х-29 или бомб КАБ-500. Возможности МиГ-27К выглядели весьма серьёзно даже на фоне более мощного бомбардировщика Су-24. Уступая последнему по боевой нагрузке, МиГ-27К (да и обычные МиГ-27) существенно превосходили по точности удара. Круговое вероятное отклонение при маловысотном бомбометании с горизонтального полёта для МиГ-27К оказывалось почти вдвое меньшим, чем у «сушки». До конца 1970-х гг. МиГ-27К не было равных во фронтовой авиации СССР, да и после начала выпуска модернизированного Су-24М в 1979 г. он практически не отставал от него по номенклатуре применяемых средств и точности поражения целей.

Повышая боевую эффективность МиГ-27, состав его вооружения постепенно расширяли. Универсальные контейнеры мелких грузов КМГ-У, снаряжались каждый восьмью блоками с небольшими осколочными и противотанковыми бомбами или минами для поражения площадных и протяженных целей, а также минирования местности. Два таких контейнера подвешивались на крыльевые балочные держатели. НАР типа С-5 постепенно заменялись более мощными ракетами С-8 в блоках Б-8М (или Б-8М1). Вместе с тем, новые тяжёлые НАР С-13 «пушечного» калибра 122 мм оказались неподходящими для МиГ-27 — факел пороховых газов при их пуске приводил к повреждению стабилизатора самолёта, а блоки Б-13Л, в которых они размещались, толком невозможно было подвесить на держателях — им мешали выпускающийся закрылок и стойки шасси. Те же проблемы воспрепятствовали использованию НАР типа С-25, наиболее мощных представителей арсенала неуправляемых авиационных ракет. Из-за особенностей компоновки машины четырёхметровые ракеты в объёмистых пусковых трубах не умещались ни на подкрыльевых, ни на фюзеляжных держателях. Правда, даже если бы их удалось подвесить, их применение было бы невозможным из-за мощного факела работающего двигателя, способного вмиг заглушить двигатель самолёта и повредить конструкцию. По этой же причине не использовались и управляемые ракеты С-25Л.