В полётах на боевое применение ПрНК-23 обеспечивал решение широкого круга задач, включая прицельное бомбометание с горизонтального полёта, пикирования или кабрирования; бомбометание по заранее запрограммированной и невидимой цели; стрельбу из пушек и пуск НАР по наземным и воздушным целям.
Использование ПрНК-23 не только повысило точность атак и расширило диапазон режимов боевого применения, но и упростило работу лётчика. Передав часть функций автоматике комплекса, он мог сосредоточиться на пилотировании, поиске целей и маневрировании, то есть непосредственно боевой работе. Под новое оборудование перекомпоновали носовую часть самолёта, изменив расположение шпангоутов.
Вооружение претерпело ряд изменений. Прежде всего, сменилось артиллерийское вооружение. Мощности и поражающего действия 23-мм снарядов пушки ГШ-23Л, официально принятой на вооружение в 1965 г. (хотя в серии она находилась с 1959 г.) и много лет служившей на большинстве отечественных боевых самолётов, оказалось недостаточно для уверенного поражения многих наземных целей и особенно бронетехники. На вооружение стран НАТО поступали новые боевые машины, для борьбы с которыми бронепробиваемость снарядов калибра 23 мм была уже недостаточной. В связи с этим было принято решение об установке на МиГ-23БМ новой многоствольной пушки калибра 30 мм, обеспечивающей высокую скорострельность и мощное поражающее действие. Инициатором перехода на пушечное вооружение этого калибра выступал заместитель министра обороны по вооружению генерал армии В. Я. Шабанов, отстаивавший унификацию оружия и боеприпасов для ВВС, ВМФ и Сухопутных войск на основе стандартного снаряда повышенной мощности.
Новая шестиствольная пушка ГШ-6-30А (изделие 9А621) обладала гораздо более высокой скорострельностью до 55006100 выстр./мин и обладала рекордной величиной секундного залпа в 40,2 кг. Переход с калибра 23 мм на 30 мм обеспечивал более чем двукратное повышение массы снаряда (со 175185 г до 400 г), причём содержание взрывчатого вещества в нём возрастало почти в три раза; баллистика стрельбы при этом тоже улучшалась. Таким образом, смена калибра давала не только лучшую бронепробиваемость, но и значительно повышала дальность, точность огня и позволяла разработать боеприпасы новых, более эффективных типов.
Новое орудие установили на том же месте, где ранее на МиГ-23БН стояла ГШ-23Л под отсеком бака 1А. Пушку разместили в подфюзеляжной нише, не закрывавшейся обтекателем, что обеспечило удобство монтажа, обслуживания и, главное, хорошее охлаждение при стрельбе. В качестве лафета использовали элементы силовой конструкции самолёта, а начальную раскрутку блока стволов обеспечивала специальная пневмосистема. Для отвода пороховых газов при стрельбе на переднем срезе стволов пушки устанавливался локализатор. Съёмный патронный ящик был упразднён, а на его месте оборудован патронный отсек, занимавший практически весь объём между шпангоутами 13Б и 14. При этом пришлось внести изменения в силовой набор фюзеляжа. Закабинный отсек от 12-го до 14-го шпангоута вообще сконструировали заново. Между шпангоутами 12 и 13 ввели проставку длиной 200 мм, а шпангоут 13Б, ранее (на МиГ-23БН) стыковавшийся со шпангоутом 14, сдвинули вперёд на длину нового отсека. Через верхние люки прямо в отсек укладывалась патронная лента на 300 патронов, весившая в снаряжённом виде около 300 кг. В патронный же отсек по рукаву при стрельбе ссыпались и отработанные звенья (гильзы и патроны-осечки уходили за борт). Для разделения патронной ленты и отработанных звеньев в отсеке имелись гибкая металлическая шторка и брезентовый клапан. Из-за нового отсека пришлось отказаться от стоявшего на «бэ-эне» дополнительного бака 1. Однако в результате установки на самолёт нерегулируемых воздухозаборников система автоматического управления клиньями УВД-23 была упразднена, и в нижней части закабинного отсека высвободилось место. Его и занял увеличенный бак 1А, отличавшийся от ранее установленного на МиГ-23БН не только объёмом, но и конструкцией: это был уже
не «бочонок», а отсек планера. Кроме горючего, в нём разместили шесть сферических баллонов с азотом системы нейтрального газа, подававшимся в топливные баки для защиты от возгорания при прострелах. Новый бак вмещал 480 л топлива.
Новое изделие потребовало ряда доработок: автоматы первых серий не могли выпускать требуемую по техническому заданию одну непрерывную очередь с расходом полного боекомплекта. После первых 150 выстрелов из-за перегрева требовалось пятнадцатиминутное охлаждение блока стволов и лишь затем можно было продолжать стрельбу. Был ряд и других серьёзных дефектов, связанных с надёжностью системы в целом (работой кинематики, подачей патронов и прочностью узлов).