В отличие от механического сканирования, принятого в радиолокаторе F-14, в установленной на МиГ-31 РЛС с фазированной антенной решеткой «Заслон» применена очень быстрая электронная переброска радиолуча. Это позволило обеспечить одновременное наведение четырех ракет с полуактивными ГСН на различные цели без принятого на ракете «Феникс» активного самонаведения, что упростило и удешевило бортовое оборудование ракеты Р-33. Сложность принятого для «Феникса» бортового оборудования проявилась в ее цене — без малого миллион долларов за каждую ракету.
Разработка велась в тесном взаимодействии с ОКБ Микояна. Для снижения аэродинамического сопротивления самолета с подвешенными ракетами и защиты ракеты от кинетического нагрева в совместном полете вскоре перешли на схему полуутопленной подфюзеляжной подвески ракет. Для обеспечения достаточного боекомплекта предусматривалось разместить четыре ракеты едва эшелона по длине фюзеляжа самолета. Такая схема накладывала довольно жесткие ограничения на длину ракеты, что в значительной мере определило непривычно малое удлинение ее корпуса. Другим фактором, способствующим подобной компоновке, стало стремление разместить в составе полуактивной радиолокационной ГСН антенну большого диаметра.
Эти технические решения легли в основу второй редакции эскизного проекта, а также изменений, внесенных в конструкторскую документацию в 1972 г. Исходя из принятого размещения К-33 под фюзеляжем носителя осуществлялось складывание двух верхних консолей рулей ракеты, а размах крыла уменьшен с 1100 до 900 мм. При этом должен был обеспечиваться только катапультный старт ракеты. Подобная схема старта и конформное размещение ракет под фюзеляжем самолета были реализованы впервые. Массу боевой части УР увеличили с 35 до 47 кг. Началась разработка нового привода на горячем газе с его охлаждением перед использованием в турбогенераторе рулевого привода.
Помимо новой схемы функционирования Р-33 отличалась от Р-40 использованием чисто пассивной схемы теплозащиты. Ход разработки и последующая эксплуатация МиГ-25 позволили уточнить реальные высотно-скоростные профили полетов и характер воздействующих на ракету тепловых потоков, собственных источников тепловыделения (в первую очередь от работающей ГСН) и отказаться от усложняющей конструкцию носителя и ракеты системы подачи хладагента на ракету.
Ракета, состоящая из четырех соединенных силовыми хомутами отсеков, выполнена по ставшей уже классической компоновочной схеме. В первом отсеке располагается полуактивная ГСН МФБУ-410. за ней — контактное взрывательное устройство и радиовзрыватель, во втором отсеке-аппаратура автопилота и осколочно-фугасная боевая часть с размещенным по центру ПИМом. Третий отсек представляет собой однокамерный двухрежимный РДТТ с удлиненным газоводом и сопловым блоком, вокруг которых скомпонован четвертый отсек с установленными в нем газогенераторами, турбогенератором с блоком регулирования и рулевыми машинами, работающими на горячем газе.
Несмотря на то что для боевых ракет была принята только схема катапультного старта, во избежание утраты темпа разработки применительно к летающей лаборатории МиГ-25П-10 продолжались работы по обычным рельсовым пусковым устройствам АПУ-40. В 1972 г. началась отработка ГСН МФБУ-410 и активного радиовзрывателя. Изготовили первые восемь пусковых, пять программных и одну бросковую ракету.
Три из них задействовали в следующем году для проведения первых пусков с МиГ-25П-10. Кроме того, на этом самолете выполнили 25 облетов ракет. Вслед за подвесными подкрыльевыми АПУ-410 и АКУ-410 была сконструирована встроенная подфюзеляжная АКУ-33. Опытное производство подготовило еще 19 пусковых и программных ракет, а также габаритно-массовых макетов. Первые ГСН изготавливались опытным производством НИИИП, последующие-на Рыбинском заводе приборостроения. Проводились наземные статические и динамические испытания изделий, отработка двух вариантов боевой части: осколочно-фугасной и стержневой. Началась летная отработка ГСН на ЛЛ-21, а самолетной РЛС «Заслон» — на Ту-104.