МиГ-23МС — экспортный вариант МиГ-23М с упрощенным БРЭО (в частности, РЛС «Сапфир-21») и вооружением.
МиГ-23БК — истребитель-бомбардировщик в разведывательно-ударном варианте
МиГ-23МФ — экспортный вариант МиГ-23М с РЛС РП-23.
МиГ-23МЛ — облегченный многоцелевой истребитель. Оснащен усовершенствованной системой автоматизированного управления, РЛС «Сапфир-23МЛ, теплопеленгатором ТП-23М, системой опознавания «свой-чужой» СРО-2М ИЛС АСП-17МЛ Установлен двигатель Р-35-300 с тягой 8550/13000 кгс. Укорочен фюзеляж и форкиль, передняя стойка шасси была усилена, модернизирован предкрылок, узлы внешней подвески перенесены на фюзеляж, убран один из фюзеляжных топливных баков.
МиГ-23МЛА — перехватчик ПВО.
МиГ-23П — облегченный перехватчик, вариант МиГ-23МЛ.
МиГ-23МЛД — многоцелевой истребитель. Модернизировано крыло — установлен второй «клык», на приемнике воздушного давления (ПВД) установлены генераторы вихрей в виде небольшой пластины с острыми кромками, усовершенствован отклоняемый носок крыла. Оснащен новой РЛС, способной одновременно сопровождать до шести целей, АСУ с земли и системой предотвращения сваливания СОС-3-4 На вооружение МиГ-23МЛД поступили УР Р-24Р, Р-24Т и (позднее) Р-73.
Базовый истребитель МиГ-23 выполнен по схеме высокоплана с крылом изменяемой геометрии. Максимальный угол стреловидности — 72°, средний — 45°, минимальный — 16°. Консоли крыла крепятся с помощью узлов поворота к центроплану вблизи фюзеляжа, чем обеспечивается наибольший эффект изменения стреловидности (поворачивается практически все крыло, а не его часть).
На подвижной части крыла расположен пилон для подвески вооружения, который при изменении угла подвижного крыла остается параллельным фюзеляжу (всегда ориентирован по встречному потоку). Вертикальное оперение большой площади с удлиненным форкилем. Подфюзеляжный киль, служащий для повышения путевой устойчивости, складывается при взлете и посадке. В нижней части киля, под рулем направления, расположен контейнер тормозного парашюта.
Кабина пилота оборудована катапультным креслом, которое дает возможность покидать самолет во всем диапазоне высот и скоростей его применения. Фонарь кабины вписан в обводы фюзеляжа, открывается назад и вперед На фонаре смонтирован перископ обзора задней полусферы.
На самолете применено трехстоечное шасси с широкими пневматиками низкого давления (передняя стоика со спаренными колесами, главная — с одинарными) Шасси позволяет эксплуатировать самолет с грунтовых аэродромов.
На МиГ-23 в зависимости от модификации ставились следующие типы двигателей: Р-27Ф2-300 (1x10200 кгс, МиГ-23С), Р-29-300 (1x12500 кгс, МиГ-23М), Р-Э5Ф-ЗМ (1x13100 кгс, МиГ-23МЛ, МиГ-23МЛД). Возможна подвеска стартовых твердотопливных ускорителей.
Бортовое оборудование МиГ-23М (МиГ-23МЛ) включает БРЛС «Сапфир-23Д» («Сапфир-23МЛ»), которая обеспечивает всеракурсный поиск, обнаружение, опознавание и сопровождение воздушных целей; прицеливание, подготовку ракет к пуску и подсвет целей для применения УР с радиолокационной ГСН (дальность обнаружения целей типа истребитель составляет 35 (55) км, зона обзора по азимуту — до 30°); теплопеленгатор ТП-23М, обеспечивающий скрытый поиск, обнаружение на дальности 35 (60) км и сопровождение воздушных целей при атаках в заднюю полусферу, управление антенной РЛС; прицеливание при пусках ракет с тепловой ГСН с дальностей до цели 19 и 30 км; авиационный стрелковый прицел АСП-23Л (АСП-17МЛ), обеспечивающий прицеливание по визуально видимым наземным и воздушным целям, а также целеуказание ракетам ближнего воздушного боя.
Пилотажно-навигационные средства обеспечивают: директорное и автоматическое управление траекторией при полете по заданному маршруту, возврате на аэродром, выполнении предпосадочного маневра; ручное управление самолетом с демпфированием колебаний по курсу, крену, тангажу, стабилизацию заданного углового положения, приведение самолета к горизонту из любого положения; прием команд наведения; связь, госопознавание; автоматический увод с опасной высоты. Кроме того, станция предупреждения об облучении СПО-15 выдает летчику информацию о направлении на радиоизлучающую цель или атакующий истребитель противника.
Все вооружение и подвесные баки (до трех) размещаются на пяти внешних узлах подвески. Комплекс вооружения самолета включает: УР класса «воздух-воздух» Р-23 Р-24, Р-60, Р-73 с радиолокационными и тепловыми ГСН (позволяют уничтожать воздушные цели в любых условиях под любым ракурсом с передней и задней полусфер на высотах от земли до 25 км), УР класса «воздух-поверхность» типа Х-23 (радиокомандная система наведения «Дельта» размещена в контейнере), НАР С-5, С-8 и С-24, авиабомбы свободного падения массой до 500 кг и общей массой до 2000 кг. В перегрузочном варианте масса боевой нагрузки для МиГ-23МЛД может достигать 4500 кг.
Имеется встроенная авиационная двуствольная пушка ГШ-23 калибра 23 мм (скорострельность 3000–3400 выстр./мин, боезапас 200 патронов) для уничтожения воздушных и наземных целей.