Наряду с принятием на вооружение МиГ-23М с Р-23 Постановлением от 9 января 1974 г. предусматривалось дальнейшее совершенствование вооружения самолета, которое и осуществлялось на «Вымпеле» под руководством В.А. Пустовойтова. В 1975 г. выпустили эскизный проект усовершенствованного варианта ракеты - К-24, на которой нашла применение новая полуактивная ГСН с повышенной помехозащищенностью и дальностью захвата РГС-24 (9Б-1022). При этом для ракеты с полуактивной РЛГСН ( «изделие 140») за счет реализации так называемого «псевдокинематического звена» с аналоговым вычислительным устройством продолжительность автономного полета увеличили до 10 с, что позволило вне зависимости от ошибок прицеливания поражать цели на удалении, на 30% превышающем предельную дальность захвата цели ГСН. В блоках аппаратуры ГСН производилось интегрирование перегрузок, что обеспечивало инерциальное управление на участке автономного полета, а после захвата цели на автосопровождение - фильтрацию при оценке угловой скорости. Впервые была обеспечена стрельба по зависающим вертолетам и избирательный обстрел цели, летящей в плотной группе. Повысилась возможность поражения маневрирующих и маловысотных целей, возросла защищенность от воздействия совмещенных и вынесенных помех. Первоначальное намерение ограничиться созданием новой ГСН «Топаз-М» также не реализовалось. Для достижения максимальной эффективности применили новый взрыватель, более мощный двигатель, да и компоновка ракеты претерпела заметные изменения.
Наиболее заметным внешним отличием ракеты от предшественницы стало применение крыльев с обратной стреловидностью по задней кромке. Изменилась и внутренняя компоновка, число отсеков уменьшилось с 8 до 5. Первым отсеком традиционно являлась головка самонаведения. Во втором отсеке последовательно располагались радиовзрыватель «Скворец», автопилот и работающий от специального порохового аккумулятора давления турбогенератор. Стержневую боевую часть с радиусом поражения 10 м и предохранительно-исполнительный механизм переместили в третий отсек. Твердотопливный двигатель ПРД-287 образовывал четвертый отсек. В пятом отсеке вокруг удлиненного газохода сопла размещался блок газогенераторов, обеспечивающий питание рулевых машин. Разработали и тепловой вариант ракеты ( «изделие 160») с усовершенствованной головкой самонаведения ТГС-23Т4. Ракета размещалась на доработанном пусковом устройстве - АПУ-23М Проектирование ракеты и летные испытания провели в сжатые сроки, но последующие доводки затянули формальное принятие новой ракеты в качестве штатного вооружения самолетов МиГ-23МЛ и МиГ-23П до 1981 г. Ракеты Р-24 успешно применялись с самолетов МиГ-23МЛ в ходе вооруженного конфликта в Южном Ливане в 1982 г. в ходе которого, по заявлениям сирийской стороны, этим истребителям удалось с «сухим счетом» сбить три F-15 и один F-4. Позднее ракета была модернизирована - на Р-24М была повышена помехозащищенность ГСН.

Важным событием, связанным с историей создания и эксплуатации ракет семейства Р-23/Р-24, стала ускоренная разработка нового радиоэлектронного и ракетного вооружения для самолетов типа МиГ-25 после известного эпизода с посадкой летчика Беленко в Японии. Как известно, сверхскоростные перехватчики ПВО были вскоре переоснащены на РЛС «Сапфир-25» (РП-25), созданную на базе «Сапфир-23», а также перевооружены ракетами Р-40Д с радиолокационной головкой самонаведения РГС-25, унифицированной с РГС-24 В целом, разработка ракеты К-24 стала заметной вехой в истории отечественного ракетостроения. За счет реализации оригинальной схемы функционирования впервые удалось достичь превосходства по максимальной дальности над американскими аналогами применительно к вооружению самолетов фронтовой авиации.

ТТХ	Р-24Р	Р-24Т
Длина, мм	4487	4194
Размах крыла, мм	1000	1000
Масса ракеты, кг	243	235
Масса БЧ, кг	35	35
Дальность пуска мин., км	0,5	50
Дальность пуска макс., км	0,5	35
Высота цели, км	0,04-25	0,04-25
Перегрузка цели, g	5-8	5-8
Тип БЧ	ОФ, С	ОФ, С
Тип ГСН	РК+ПРЛС	ИК
Модель ГСН	РГС-24	ТГС-23Т4
Взрыватель	"Скворец"	"Скворец"
Пусковое устройство	АПУ-23М	АПУ-23М
Двигатель	ПРД-287	ПРД-287

Классификаторы
Тип носителя	Самолёты
Тип двигателя	ТРД
Способ подвески	Одинарно
Тип ракеты	УР ВВ МД
Произведено

Дополнительная информация
Разработчик	ОКБ-4
Принят на вооружение

Модификации
Модель	Характеристики
Р-24Р	«Изделие 140». С полуактивной радиолокационной ГСН.
Р-24МР	Модернизированная с радиолокационной ГСН. Разработана в 1985 году.
Р-24Т	«Изделие 160». С тепловой ГСН.
Т-140Р, Т-160Р	Практические. Используются для учебных целей.

Носители
Модификация	Установка	Носители
Р-24	АПУ-23М	МиГ-23МЛ, МиГ-23П