Ввиду явных преимуществ МиГ-27М было принято решение провести модернизацию ранее выпущенных «32–25» до «эмовского» уровня. Первый доработанный таким образом МиГ-27, получивший новый шифр «32–27», поднялся в воздух в 1982 г. Начиная с 1983 г. по его образцу на заводе в Иркутске и авиаремонтном предприятии во Львове (АРЗ № 117) было доработано 304 самолёта (242 из них — в Иркутске), получивших обозначение МиГ-27Д. Эти работы были завершены в 1989 г. Переоборудование одного самолёта, в зависимости от загруженности производства, занимало от нескольких месяцев до полугода. Поступавшие из частей на доработку машины могли возвращаться прежним хозяевам либо направляться в другие полки ИБА.
На МиГ-27Д устанавливался прицельно-навигационный комплекс ПрНК-23М1 (изделие 43М1), в состав которого входили бортовая цифровая вычислительная машина ЦВМ10-15-23МС, навигационный комплекс КН-23-3, ИКВ-1, ДИСС-7, аппаратура ближней навигации и посадки А-321 «Клистрон» с антенно-фидерной системой «Пион-НМ», аппаратура дальней навигации (РСДН) А-720, система воздушных сигналов СВС-И-72-3А серии 2 и прочее.
Вооружение доработанных машин не отличалось от «эмки», за исключением того, что балочными держателями БД3-УМК2 оснащались только подкрыльевые точки подвески. На фюзеляжных, как и на «простом» МиГ-27, оставались БД3-УМК и хвостовые замки Д3У-1А.
Бывали и исключения из правил — некоторые МиГ-27Д в ходе ремонта получали новые подфюзеляжные БД3-УМК2 и хвостовые Д3-УМ.
Иркутские МиГ-27Д практически всегда можно было легко отличить от улан-удинских «эмок» даже внешне. Для сокрытия числа произведённых и проходящих доработку самолётов ведавшие соблюдением режима секретности службы постановили наносить на гроте за кабиной изображение ложного фонаря светло-серого цвета, внешне уподобляя боевые «дэшки» и «кайры» выпускающимся на заводе учебным МиГ-23УБ. Неизвестно, ввела ли кого-либо в заблуждение такая «маскировка», но знающему человеку она подсказывала иркутское происхождение встреченного «двухместного» МиГ-27. Другим отличием являлась линия раздела камуфляжа сверху и голубого цвета по низу фюзеляжа: на иркутских МиГ-27Д граница поднималась к передней кромке стабилизатора, на улан-удинских — тянулась горизонтально. Так же, как «эмки», окрашивались и иркутские «кайры»; впрочем, после ремонта с прохождением малярного цеха эти различия часто устранялись.
Самолёты двух предприятий отличались и качеством сборки: в этом отношении МиГ-27М, выпускавшийся в Улан-Удэ, страдали и «выделкой», и меньшей надёжностью. Они выделялись даже внешне неаккуратной подгонкой стыков, грубой «волнистой» клёпкой, «ступеньками» и щелями на обшивке, плохой подгонкой люков, которые приходилось закрывать втроём-вчетвером, а открывать при помощи ломиков и монтировок. Нередкими были потертости и течи по трубопроводам, нарушения технологии по электроарматуре, особенно — «холодной» пайке контактов и разъёмов, часто разрушавшейся с последующим обесточиванием систем. В результате подобных дефектов неоднократно отмечались и случаи отказов аппаратуры госопознавания, при которых исчезала метка «своего» самолёта на экранах наземных РЛС и в сети ПВО. После иркутских МиГ-27 получить самолёты «бурятского» производства в полках считали большой неудачей. Завод получал массу рекламаций, был вынужден выполнять доработки и высылать бригады ремонтников, чтобы обеспечить приемлемую эксплуатационную пригодность.