Comme leMiG-25, le MiG-31 est un gros avion bimoteur avec des rampes d'admission d'airlatérales, une aile montée sur l'épaule avec un rapport d'aspect de 2,94 etdeux dérives verticales. Contrairement au MiG-25, il dispose de deux sièges,l'arrière étant occupé par un officier des systèmes d'armes dédié. Le MiG-31est limité à cinq g lorsqu'il se déplace à des vitesses supersoniques. En volsous poids de combat, sa charge alaire est marginale et son rapport poussée /poids est favorable. Le MiG-31 n'est pas conçu pour le combat rapproché ou lesvirages rapides.

Les ailes etla cellule du MiG-31 sont plus solides que celles du MiG-25, permettant un volsupersonique à basse altitude. Comme le MiG-25, ses surfaces de vol sontconstruites principalement en alliage d'acier au nickel, permettant à l'avionde tolérer un échauffement cinétique à des vitesses approchant Mach 3. Lacellule du MiG-31 comprend 49 % d'acier au nickel soudé à l'arc, 33 % d'alliagede métaux légers. , 16 % de titane et 2 % de composites. Ses réacteurs D30-F6,chacun évalué à 152 kN de poussée, permettent une vitesse maximale de Mach 1,23à basse altitude. La vitesse à haute altitude est limitée en température à Mach2,83 - le rapport poussée / traînée est suffisant pour des vitesses supérieuresà Mach 3, mais de telles vitesses présentent des risques inacceptables pour ladurée de vie du moteur et de la cellule en utilisation courante.