Rozpiętość skrzydeł całkowita: 13,38 m
Długość całkowita: 21,55 m
Wysokość całkowita: 6,50 m
Masa pustego: 20000 kg
Masa maksymalna uzbrojenia: -
Maksymalna masa startowa: 41200 kg
Ilość paliwa: 17660 l
Model silnika: 2x Sojuz-Tumański R-15BD-300
Ciąg: 86,3 / 109,75 kN z dopalaniem
Maksymalna prędkość przelotowa: 3000 km/h
Maksymalna prędkość wznoszenia: -
Pułap: 32000 m
Zasięg: 2400 km
Rozbieg: -
Dobieg: -

Płatowiec MiG-25 jest jednomiejscowym dwusilnikowym grzbietopłatem zbudowanym w układzie klasycznym, ze zdwojonym usterzeniem pionowym. Samolot wykonano w 80 % ze stali niklowych typu WNS-2, WNS-4 i WNS-5, w 8 % z tytanu i w 11 % ze specjalnego termowytrzymałego stopu aluminium D19. Układ siłowy kadłuba jest zbiornikiem podzielonym na przedziały wzmocnione wewnątrz podłużnicami, zespawanym hermetycznie i wypełnionym paliwem. Podłużnice rozmieszczone są bardzo gęsto, co 25 mm. Pokrycie kadłuba ma grubość 0,6 mm. Skrzydła otrzymały pokrycie o grubości od 3 mm przy kadłubie do 0,8 mm na końcach. Najbardziej nagrzewające się miejsca płatowca zostały pokryte warstwą tytanu (krawędzie natarcia skrzydeł i usterzenia).
Kadłub z przodu owalny, spłaszczony po bokach, za wlotami powietrza szeroki, o przekroju zbliżonym do prostokąta, rozdzielany na część przednią i tylną. Kabina pilota hermetyczna, ruchoma część osłony odchylana w prawo, fotel katapultowy KM-1 (H=0, V=130 km/h). Z tyłu kadłuba pojemnik na spadochron hamujący.
Skrzydła o skosie 41° w samolotach rozpoznawczych i o zmiennym skosie 42°30' (przy kadłubie) oraz 41 w samolotach przech-wytujących. Skrzydła krótkie i szerokie, o wzniosie ujemnym -5°. Na górnej powierzchni każdego skrzydła grzebień aerodynamiczny, na końcach wąskie zasobniki z wyposażeniem stanowiące równocześnie masy przeciwflatterowe. Klapy szczelinowe, lotki wychylane o 25°. Usterzenie poziome płytowe o skosie 50° wzdłuż krawędzi natarcia oraz powierzchni 9,81 m2, wychylane zgodnie lub różnicowo (dla sterowania podłużnego w locie z dużą prędkością). Maksymalne wychylenie usterzenia wzdłuż krawędzi natarcia +13°-32°. Usterzenie pionowe zdwojone, rozchylone na boki, uzupełnione dwiema podkadłubowymi prowadnicami aerodynamicznymi. Wychylenie sterów kierunku 25°. Układ sterowania automatycznego SAU-155 z automatem regulacji sterowania ARU-9.
Podwozie trójpodporowe. Podwozie przednie z podwójnym kołem o wymiarach 700 x 200 mm, wyposażone w błotnik ciągane do przodu w kadłub. Koła główne o wymiarach 1300 x 360 mm, pojedyncze, mocowane i wciągane do kadłuba. Możliwe jest zakładanie na podwozie główne nart (obok koła). Rozstaw kół podwozia głównego wynosi 3,85 m, zaś baza podwozia - 5,139 m. Do hamowania podczas lądowania służy układ dwóch spadochronów hamujących o powierzchni 60 i 50 m2. Na lewym grzebieniu podkadłubowym założono opuszczany do dołu wysięgnik, który tuż przed lądowaniem uderza o beton i powoduje automatyczne wypuszczenie spadochronu hamującego (wcześniej takie rozwiązanie testowano na samolotach doświadczalnych E-6W oraz 23-01).
Zespół napędowy pierwszych prototypów samolotu MiG-25 stanowiły silniki R-15B-300 o ciągu maksymalnym po 73,5 kN (7500 kG) oraz z dopalaniem 100,1 kN (10 210 kG). Początkowo zaprojektowano silnik na przewidywany okres służby wynoszący jedynie 150 godzin. Fiodor Szuchow, konstruktor zajmujący się tym silnikiem w OKB Tumanskiego miał wątpliwości, czy nie jest to okres zbyt krótki, ale odpowiedziano mu, że jest to samolot nietypowy, długo nie polata i większa żywotność silnika nie jest mu potrzebna. Ale później, gdy samolot zbudowano w setkach egzemplarzy i użytkowano je po kilkanaście lat - silników zaczęło brakować. Konstruktorzy kilkakrotnie otrzymywali zadanie podniesienia żywotności silnika i obecnie produkowane silniki R-15BD-300 wytrzymują 1000 godzin pracy.
Silnik R-15B-300 jest jednowałowym silnikiem turboodrzutowym z pięciostopniową sprężarką osiową i jednostopniową turbiną. Stopień sprężania jest bardzo niski, wynosi 4,75. Wydatek powietrza wynosi 144 kg/s, maksymalna prędkość sprężarki 11 150 obrotów na minutę. Przy ciągu maksymalnym bez dopalania 73,5 kN (7500 kG) jednostkowe zużycie paliwa wynosi 1,25 kg/kGh, zaś z dopalaniem ciąg wynosi 109,8 kN (11 200 kG) a jednostkowe zużycie paliwa 2,7 kg/kGh. Temperatura gazów przed turbiną wynosi 1215 K. Masa silnika 2625 kg.
W późniejszych modyfikacjach samolotu użytkowany jest silnik R-15BD-300 o ciągu w zakresie maksymalnym wynoszącym 86,2 kN (8800 kG) oraz 109,8 kN (11 200 kG) z dopalaniem. Często w publikacjach podaje się R-31 jako silnik najnowszych modyfikacji MiG-25, jednakże nie jest to prawda. Paliwo o masie ok. 15 000 kg (zależnie od modyfikacji) umieszczone jest w sześciu przedziałach kadłuba oraz w statecznikach pionowych. Możliwe jest także podwieszanie zbiornika podkadłubowego o pojemności 53001.
Uzbrojenie wersji przechwytujących podwieszane jest na czterech wysięgnikach pod skrzydłami. Składa się ono w wersji MiG-25P z czterech pocisków kierowanych powietrze-powietrze R-40 (w kodzie NATO AA-6 Acrid): dwóch R-40R naprowadzanych półaktywnie radiolokacyjnie oraz dwóch R-40T samonaprowadzających się na podczerwień. Długość rakiety R-40R wynosi 5,98 m, jej średnica 0,3 m, zaś rozpiętość 1,45 m. Masa rakiety wynosi 461 kg. Leci ona z prędkością 1200 m/s i osiąga maksymalny zasięg 70 km. W samolocie MiG-25PD uzbrojenie stanowią dwie rakiety R-40 w wersjach R-40RD i R-40TD oraz cztery rakiety manewrowej walki powietrznej R-60 (w kodzie NATO AA-8 Aphid), przeznaczone do samoobrony.
Stacja radiolokacyjna Smiercz A stosowana w samolocie MiG-25P i MiG-25PDS ma zasięg automatycznego śledzenia celu wynoszący 50 km oraz zasięg wykrywania celu o efektywnej powierzchni odbicia równej 16 m (odpowiada to samolotowi bombowemu) - 100 km. Stacja poszukuje celu w zakresie po 60° na stronę w azymucie oraz 6° w pionie. Samolot ma też celownik optyczny PKI (K-10T).
Doplerowska stacja radiolokacyjna Sapfir-25 z samolotu MiG-25PD ma, przy tym samym zasięgu wykrywania, większy zasięg automatycznego śledzenia celu, wynoszący 75 km. Nieco inny jest też kąt poszukiwania celu w azymucie: po 56°na stronę. Samoloty przechwytujące są naprowadzane na cel przez system przyrządowego naprowadzania Lazur.
W wersjach rozpoznawczo-bombowych MiG-25RB uzbrojenie stanowi sześć bomb konwencjonalnych o masie po 500 kg (cztery pod skrzydłami i dwie pod kadłubem, między silnikami) lub jedna bomba jądrowa. Podstawowym uzbrojeniem wersji uderzeniowej MiG-25BM są cztery rakiery do zwalczania stacji radiolokacyjnych Ch-58 (w kodzie NATO AS-11 Kilter) podwieszane pod skrzydłami. Samoloty te wyposażone są w wiele typów rozpoznawczych stacji radiolokacyjnych (np. Wiraż, Kub, Sabla), a także aparaturę zakłóceń aktywnych i pasywnych.
Wyposażenie MiG-25 zawiera standardowy zestaw urządzeń z radzieckich samolotów myśliwskich tych lat: stację aktywnej odpowiedzi SO-69, urządzenia odpowiadające SRO-2M (do współpracy z radarami naziemnymi) oraz zapytująco-odpo-wiadające SRZO-2, stację ostrzegawczą Syrena-3. Wyposażenie nawigacyjne składa się z radiowysokościomierza małych wysokości RW-3 (RW-UM) lub RW-4, radiowysokościomierza dużych wysokości RW-18, automatycznego radiokompasu ARK-10, odbiornika sygnałów znaczników MRP-56P, radiotechnicznego systemu bliskiej nawigacji RSBN-6S oraz systemu lądowania.