МиГ-21бис (изд. 75 — для ВВС и авиации ПВО СССР, изд. 75А — для социалистических стран и изд. 75Б для капиталистических и развивающихся государств) (1972) — последняя и наиболее совершенная модификация из всего огромного семейства «двадцать первых», выпускаемых в СССР.
МиГ-21бис в венгерском музее. На внешнем подкрыльевом и подфюзеляжном пилонах видны подвесные топливные баки. На внутреннем подкрыльевом — блок неуправлямых ракет С-5.
Главным новшеством стал двигатель Р-25-300, который развивал тягу без форсажа 4100 кгс, на форсаже — 6850 кгс, а на чрезвычайном форсаже — 7100 кгс (по некоторым источникам — даже 9900 кгс). Форсаж теперь разжигался за более короткое время. Скороподъёмность машины увеличилась почти в 1,6 раза.
Поскольку выяснилось, что слишком большой запас топлива на МиГ-21СМТ (3250 литров) ухудшает лётные характеристики, на МиГ-21бис объём внутренних баков уменьшили до 2880 л. Таким образом, после долгих поисков было достигнуто оптимальное сочетание аэродинамики самолёта и объёма его топливной системы.
На самолёте также устанавливались: более совершенная РЛС «Сапфир-21М» (С-21М или РП-22М), доработанный оптический прицел, позволивший снять ограничения при стрельбе из пушки при больших перегрузках, и новая система автоматизированного контроля состояния самолёта и двигателя, сократившая время технического обслуживания. Ресурс МиГ-21бис достиг 2100 часов.
На самолёте сохранились помехозащищённая линия связи «Лазурь-М», обеспечивающая взаимодействие с наземной автоматизированной системой управления «Воздух-1»; катапультное кресло КМ-1М, приёмник воздушного давления ПВД-18.