Dua mesin turbofan berkinerja tinggi (D30-F6 pada varian klasik) memberi kemampuan dash supersonik dan patroli cepat.
Varian modern dilengkapi radar powerful (Zaslon/Zaslon-M/Zaslon-AM pada upgrade) yang mampu melacak puluhan target secara simultan dari jarak besar serta memandu rudal jarak jauh. Kemampuan radar ini menjadikan MiG-31 sebagai platform efektif untuk menempuh misi deteksi/penyergapan pengebom, pesawat AWACS, dan peluncuran misil BVR (beyond-visual-range).
• Rudal udara ke udara jarak jauh: R-33 pada versi lama dan R-37M (RVV-BD) dengan jangkauan ratusan kilometer untuk menyerang target pada jarak jauh. Beberapa sumber menyebut kemampuan R-37M menjangkau lebih dari 200 km dan kecepatan hingga beberapa Mach.
• Rudal anti-radar dan udara ke permukaan: MiG-31 dapat dilengkapi untuk membawa misil Kh-31 (AS-17 'Krypton') dan varian anti-kapal Kh-31A pada beberapa konfigurasi.
• Bom pintar: versi upgrade memungkinkan untuk membawa bom berpemandu (KAB-1500/ KAB-500) dalam jumlah terbatas pada opsi payload.