Постройка первого опытного экземпляра истребителя-бомбардировщика МиГ-23Б (машина «3224/1») была завершена в январе 1971 г. Базой для новой машины стали планер и ряд систем истребителя МиГ-23М с заводским 0390217055. Самолёт нёс бортовой номер 321, в традициях ОКБ отражавший наименование изделия и его очерёдность в опытной серии (так, первый «двадцать третий» имел номер 231). 18 февраля 1971 г. ведущий лётчик-испытатель ОКБ А. В. Федотов поднял его в воздух. Шеф-пилот фирмы имел тогда воинское звание майора, несмотря на службу в гражданской организации, какой являлось ОКБ. Генеральный конструктор не дождался полёта новой машины тяжело болевший А. И. Микоян умер двумя месяцами ранее, 9 декабря 1970 г.
Первый опытный образец МиГ-23Б был оснащён крылом так называемой I (первой) редакции, применявшимся на МиГ-23С и имевшим предкрылок. На самолете стоял двигатель АЛ-21Ф-3.
Крыло изменяемой стреловидности управлялось ручкой, установленной возле РУДа в кабине, с помощью системы поворота крыла СПК-1А, в которую входил гидравлический мотор ГПК-1А и винтовые преобразователи ВП-23. Консоли могли устанавливаться в трёх фиксированных положениях 16°, 45° или 72° по четверти хорды. При изменении стреловидности с 72° до 16° размах крыла увеличивался почти вдвое, площадь возрастала с 34,16 м2 до 37,27 м2, а удлинение с 1,48 до 5,26. Соответственно, повышалось аэродинамическое качество «прямокрылого» самолёта и улучшались его взлётно-посадочные характеристики.
Первый опытный экземпляр ещё не нес большей части оборудования и служил, в первую очередь, для подтверждения общей концепции и основных конструкторских решений. Второй и третий самолёты, «3224/2» и
«3224/3» (бортовые номера 322 и 323), построенные в том же году, уже были оснащены полностью, включая комплекс КН-23 и лазерный дальномер «Фон». Масса самолёта выросла, и сохранение удельной нагрузки на крыло стало лимитирующим фактором.
Крыло II редакции оборудовалось узлами подвески дополнительных топливных баков, пилоны которых крепились к усиленным нервюрам подвижных консолей. При подвеске трёх баков ПТБ-800 (фюзеляжного и двух крыльевых) запас топлива увеличивался в полтора раза, а дальность возрастала примерно на 40 % (часть «съедала» сама подвеска, увеличивавшая массу самолёта и аэродинамическое сопротивление). Пилоны жёстко соединялись с баками, подвешивавшимися под консолями, с помощью кронштейнов и не могли поворачиваться. При их подвеске система поворота крыла блокировалась, консоли не складывались. После выработки топлива ПТБ сбрасывались вместе с пилонами с помощью пиромеханизма, после этого крыло расфиксировалось перед атакой или для разгона.
МиГ-23Б оборудовали комплексной системой управления, значительно повысившей безопасность полёта и обеспечившей высокую эффективность боевого применения за счёт точности управления и облегчения условий работы лётчика. Она включала в себя систему автоматического управления САУ-23Б, комплекс навигации КН-23, прицельный комплекс «Сокол-23С» (С-23), систему индикации и радиовысотомер РВ-5Р. В состав «Сокола» вошли прицел ПБК-3-23С, АСП-17 с визирной головкой С-17ВГ и лазерный дальномер «Фон».
Разработанный в московском ЦКБ «Геофизика» дальномер «Фон» являлся новинкой, обеспечивавшей высокую точность определения расстояния до цели важнейшего параметра при прицеливании. Лазерный дальномер (или, как его тогда называли, оптический квантовый локатор) выдавал на его вычислитель прицела текущее значение дальности, бравшееся за основу при бомбометании, стрельбе и пуске ракет. В качестве передатчика использовался оптический квантовый генератор, а приёмником служил фотодиод на основе кремния. Наклонная дальность до наземной цели могла определяться в диапазоне от 400 до 5000 м и вычислялась по разнице во времени между моментом излучения и приёмом светового импульса. Подвижное зеркало «Фона», связанное с автоматикой прицела, отслеживало угол визирования подвижной марки, и его луч синхронно следовал вместе с маркой, отклоняясь на угол от 0° до -17° в вертикальной плоскости.
В состав вооружения самолёта входил практически весь арсенал тогдашних авиационных средств поражения наземных целей от пушки до специальных (ядерных) бомб и управляемых ракет. На МиГ-23Б сохранялась двухствольная подфюзеляжная пушка ГШ-23Л с боекомплектом 200 патронов.
Пушка являлась достаточно эффективным оружием, при небольшой собственной массе в 50 кг обладая скорострельностью до 3200 выстр./мин и обеспечивая десятикилограммовый секундный залп. ГШ-23Л могла использоваться не только в борьбе с легкоуязвимыми целями её 180-г снаряды пробивали броню до 15 мм, позволяя поражать БТР и БМП. Предусматривалась также подвеска ещё двух таких пушек в унифицированных пушечных контейнерах УПК-23-250 с боезапасом по 250 патронов.