В 1972 г., после появления в США истребителей 4 поколения и разработки нового сверхзвукового стратегического бомбардировщика B-1A, работы по коренной модернизации истребителя МиГ-25 были активизированы. Для улучшения летно-технических характеристик  в 1973 году на 2-х экземплярах МиГ-25 (1 - перехватчик и 1 - разведчик) установлены модифицированные двигатели Р-15БФ2-300 (изд. 65М) с тягой на форсаже 13500 кгс и уменьшенным расходом топлива. Благодаря этому самолет, при улучшении термозащиты, мог развивать большую скорость и скороподъемность. Экспериментальный самолет, получивший обозначение Е-155М (изделие "99"), мог развивать с полным ракетным вооружением максимальную скорость М=3 (против М=2,83 или 3000 км/ч у исходного перехватчика).
Первый модифицированный самолет (на базе "РБ") получил номер 02-601 (бортовой N 601), а второй (на базе перехватчика), готовый к полету в июне 1973 года, имел заводской номер 84019175. Облет этого самолета состоялся еще с двигателями старого типа, однако 30 августа 1973 года на нем были установлены двигатели Р-15БФ2-300 и самолет получил номер 841710 (бортовой N 710).
Модернизированный разведчик, после уменьшения массы и упрощения бортового оборудования, использовался для побития некоторых рекордов мира. В течение одного дня - 17 мая 1975 года - А.Федотов и П.Остапенко установили три мировых рекорда времени подъема на высоту 25000, 30000, 35000 м. Были получены результаты: соответственно 2 мин 32,2 с, 3 мин 9,85 с, 4 мин 11,7 с. Рекордный самолет зарегистрирован ФАИ под обозначениями Е-266М.
В 1975 году опытный истребитель получил крыло с самолета 02-601 и новое горизонтальное оперение, взятое с самолета с бортовым номером 502. В этом же году на нем заменили часть системы управления и БРЭО. Самолет служил для испытаний до апреля 1977 года. Позже испытания проводили только на разведчике. Летом 1977 года А. Федотов улучшил собственный рекорд - 22 июля самолет с грузом 2000 кг поднялся на высоту 37800, а 21 августа поднялся без груза на высоту 37650 м. Это абсолютный мировой рекорд высоты полета для машин с воздушно-реактивными двигателями, не превзойденный до сих пор!
Испытания опытных МиГ-25 с новой СУ показали, что характеристики самолета однозначно улучшились, однако двигатель Р-15БФ2-300 не пошел в серию и работы по его доводке были остановлены. Предпочтение было отдано двухместному истребителю-перехватчику МиГ-25МП - прототипу МиГ-31. Самолет с бортовым № 710 служил затем наглядным пособием в одним из училищ ПВО, а сейчас этот самолет находится в московском авиационном музее на Ходынском поле.