МиГ-23Б получил невысокую оценку испытателей и военных: значительная часть прицельной системы ещё не была готова, а обзор из кабины и условия работы прицельного оборудования были неудовлетворительны для ударной машины. Так, угол обзора вниз-вперед составлял всего 8,5° — меньше, чем у МиГ-21, из-за чего прицельная марка при визировании цели быстро «садилась на капот», а сама цель исчезала из виду. Восьмитонная тяга двигателя Р-27Ф-300 оценивалась как недостаточная для сохранения приемлемых взлётных характеристик прибавившей по массе машины. Назрела также необходимость пересмотра ряда узлов конструкции с учётом возросших нагрузок — в первую очередь, шасси, «державшего» на пределе потяжелевший самолёт, особенно с учётом требований базирования на полевых аэродромах.

Соответствующие изменения были заложены при разработке модификации МиГ-23Ш, аванпроект которого выпустили в том же году. Самолёт отличался изменённой носовой частью фюзеляжа для улучшения обзора вперёд и вниз, введением бронезащиты кабины и усовершенствованной прицельной системой «Сокол-23С». Проект получил одобрение заказчика, причём при обсуждении были особенно отмечены рациональность компоновки и использование перспективных систем и аппаратуры. Познакомившись с макетом самолёта, военные оценили обзор из кабины как наилучший не только изо всех имевшихся на вооружении, но и новейших опытных самолётов.

Создание нового истребителя-бомбардировщика получило официальное подтверждение Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР № 116 от 4 февраля 1970 г. В соответствии с ним по установленной процедуре 20 апреля 1970 г. состоялось решение Военно-промышленной комиссии (ВПК) при Совмине, а в его исполнение МАП 20 августа 1970 г. выпустил приказ № 157. Эти документы были выпущены фактически «задним числом», постройка опытных образцов в это время уже велась полным ходом.

Проект МиГ-23Ш был взят за основу при разработке МиГ-23Б (второго с этим названием). В ОКБ Микояна работы по нему велись под шифром «32–24», а сама машина во многих документах именовалась «ударным бомбардировщиком», или «изделием 24». Главным конструктором по теме назначили Г. А. Седова. В группе разработчиков был также работавший в ОКБ в должности инженера-конструктора сын министра авиапрома Г. П. Дементьев.

Характерные очертания носовой части самолёта определились однозначно условиями работы прицела АСП-17. Этот автоматический стрелковый прицел, разработанный в киевском ЦКБ «Арсенал», обеспечивал точное бомбометание, пуск НАР и стрельбу из пушки с горизонтального полёта и пикирования. В ходе визирования цели его подвижная прицельная марка могла отклоняться вниз на угол до 18°, проецируясь на стекло. Чтобы носовая часть самолёта не закрывала цель, её выполнили скошенной вниз сразу от козырька фонаря. При этом сектор обзора из кабины вниз составил как раз 18°.

Кроме стрелкового, самолёт оснастили специальным прицелом для бомбометания с кабрирования ПБК-3-23С. В соответствии с пожеланиями военных, броня должна была прикрыть кабину лётчика и важнейшие агрегаты двигателя. По опыту локальных конфликтов, наиболее уязвимыми частями ударных самолётов являлись силовая установка, топливная система, органы управления, а необходимость защиты экипажа диктовалось очевидным расчётом — даже будучи раненым, лётчик может спасти машину, в то время как выход его из строя однозначно ведёт к потере самолёта даже в полностью исправном состоянии.