Государственные испытания ракета Х-27ПС проходила в 1975–1978 гг. сначала на нескольких доработанных МиГ-27 (со станциями «Метель» и «Вьюга»), а затем и на МиГ-23БК (втором и третьем опытных экземплярах машины). Внесённые в оборудование самолёта изменения заключались в том, что в задней части «ушей» под антенны СПС установили контрольные антенны, служившие для проверки ПРГС ракет перед применением. Машина несла две ракеты Х-27ПС под крыльями на пусковых устройствах АПУ-68УМ3. Последние были разработаны микояновским отделом вооружения на базе АПУ-68УМ2 и отличались электроарматурой, несколько изменившей внешний вид изделия. После доводки новая ракета успешно прошла повторные испытания в июне 1977 г. и в сентябре 1980 г. была принята на вооружение ВВС.

Сотрудничество инженеров микояновского «Зенита» и «Звезды» позволило создать эффективное и удачное оружие, обеспечивавшее надёжное поражение радиоизлучающих целей нескольких типов. Х-27ПС могла перенацеливаться в полёте, избирательно наводиться на наиболее опасную цель (ею считалась РЛС подсвета), выполнять повторный захват при кратковременном пропадании сигнала или смене рабочей частоты, отстраиваться от помех и «запоминать» положение станции при её выключении. При необходимости лётчик мог при захвате цели одной ракетой дать целеуказание ПРГС второй Х-27ПС захватить ту же цель, а затем выпустить по ней серию из двух ракет, значительно увеличивая вероятность поражения РЛС противника. Для обеспечения скрытности атаки и меньшей уязвимости носителя пуск Х-27ПС мог выполняться на малой высоте. На ней ракета и следовала к цели, на подлёте к ней выполняла «горку» и поражала РЛС сверху, откуда удар 88,5-кг фугасной боевой части, снаряжённой мощным взрывчатым веществом ДОГА-3 с тротиловым эквивалентом 160 кг, оказывался наиболее разрушительным. При пусках с большой высоты ракета сразу переходила в пикирование на цель.

В 1976 г. на базе МиГ-27К был разработан проект фронтового самолёта-разведчика МиГ-27Р («32–35»), ставшего логическим продолжением работ по МиГ-23Р.

Машина должна была иметь аналогичную компоновку разведывательного оборудования, дополненного станцией радиолокационной разведки в подфюзеляжном контейнере. Однако работы по МиГ-27Р не вышли из стадии эскизного проекта.

К моменту принятия на вооружение МиГ-27К предыдущая модификация машины уже перестала удовлетворять требованиям времени. «Кайры» стоили дорого, требовали высокой квалификации лётчиков и техников и оставались в ограниченном количестве. Возникла необходимость в такой модификации самолёта, которая при новом оборудовании и вооружении превзошла бы по своим боевым качествам МиГ-27, но стоила бы дешевле, чем МиГ-27К, пусть даже в ущерб некоторым возможностям.