Одноместный фронтовой многоцелевой истребитель, глубокая модификация самолета МиГ-29 с двумя двигателями РД-33К тягой по 8800 кгс, новой системой вооружения и рядом конструктивных доработок.
Основу системы вооружения составляет импульсно-доплеровская РЛС с щелевой антенной решеткой Н010 («Жук») с улучшенной помехозащищенностью, возможностью одновременного сопровождения 10 и обстрела 4 воздушных целей, режимами обзора земной поверхности и картографирования.
Модифицированный оптико-электронный прицельно-навигационный комплекс ОЭПрНК-29М состоит из новой оптико-локационной станции ОЛС-М и нашлемной системы целеуказания. ОЛС-М включает тепловой, лазерный и телевизионный каналы, имеет повышенную дальность действия и обеспечивает не только обнаружение и измерение координат воздушных целей, но и лазерный подсвет наземных целей для определения дальности до них и применения управляемого оружия класса «воздух-поверхность», а также слежение за наземными целями в корреляционном режиме.
Пилотажно-навигационное оборудование МиГ-29М также модернизировано: установлены новые инерциально-навигационная система (ИНС), радиотехническая система ближней навигации. Оборудован российский самолет защищенной линией передачи данных для взаимодействия с наземными автоматизированными системами управления и воздушными командными пунктами, а также новыми средствами радиосвязи и госопознавания.
Бортовой комплекс обороны МиГ-29М включает новую станцию предупреждения об облучении, которая имеет возможность выдавать целеуказание головкам самонаведения противорадиолокационных ракет, станцию активных помех «Гардения» и блоки выброса помех БВП-60-26 с общим боекомплектом 120 патронов, размещенные под обшивкой на верхней поверхности корпуса самолета.
При разработке модернизированного истребителя большое внимание уделялось совершенствованию рабочего места летчика. Был улучшен обзор из кабины (угол обзора вперед-вниз за счет приподнятого положения катапультного кресла увеличился до 15 град). Значительным доработкам подверглась система индикации: в кабине МиГ-29М установили два многофункциональных монохромных индикатора на ЭЛТ (с перспективой замены на цветные), на которые выводилась прицельная и навигационная информация.
Основным прицельно-пилотажным прибором стал улучшенный индикатор на лобовом стекле (ИЛС), а малогабаритные электромеханические пилотажные приборы с круглыми циферблатами, расположенные в центре приборной доски, стали резервными на случай отказа электронной индикации. Осуществлять управление основными системами самолета и производить выбор оружия пилот МиГ-29М мог, не снимая рук с рычагов управления двигателями и ручки управления (концепция HOTAS).
Существенно изменился комплекс вооружения истребителя. Максимальная масса боевой нагрузки увеличилась до 4500 кг, а число точек подвески возросло до 9 (4 под каждой консолью крыла и одна под фюзеляжем).
В состав управляемого вооружения класса «воздух-воздух» была включена новая ракета средней дальности РВВ-АЕ с активной радиолокационной головкой самонаведения. На МиГ-29М можно подвесить до 8 ракет РВВ-АЕ, до 8 увеличено и количество ракет ближнего маневренного воздушного боя Р-73.
В номенклатуре ракет средней дальности, применение которых обеспечивается системой управления вооружением МиГ-29М, остались ракеты Р-27Р и добавились УР с ТГС Р-27Т, а также ракеты увеличенной дальности Р-27РЭ и Р-27ТЭ (предусмотрена подвеска двух-четырех ракет Р-27Р/Т и двух Р-27РЭ/ТЭ). Для эффективного поражения наземных целей в состав вооружения МиГ-29М было включено управляемое оружие класса «воздух-поверхность»: тактические ракеты общего назначения Х-25МЛ и Х-29Л с лазерной полуактивной системой наведения, Х-29Т с телевизионной ГСН, противокорабельные ракеты Х-31А с АРГС, противорадиолокационные ракеты Х-25МП и Х-31П с ПРГС, корректируемые авиабомбы КАБ-500Кр с телевизионно-корреляционной ГСН. Номенклатура неуправляемого вооружения осталась практически без изменений, но была дополнена неуправляемыми ракетами С-8 калибра 80 мм (в 4 блоках Б-8М1) и С-13 калибра 122 мм (в 4 блоках Б-13Л), количество подвешиваемых бомб ФАБ-500 возросло до 9.
Следующая группа доработок касалась конструкции и аэродинамики самолета. В отличие от МиГ-29, МиГ-29М оснащается аналого-цифровой электродистанционной системой управления и допускает полет с продольной статической неустойчивостью. Наплыв крыла стал острым, горизонтальное оперение увеличенной площади имеет «зуб» по передней кромке, вместо двух тормозных щитков между соплами двигателей применен один более эффективный большой щиток на верхней поверхности фюзеляжа.
Верхние воздухозаборники упразднены, освободившиеся объемы в наплывах крыла используются для размещения дополнительного объема топлива, а двигатели защищаются от попадания посторонних предметов выпускаемыми в воздушные каналы предохранительными сетками. Увеличение внутреннего запаса топлива почти на 1500 л позволило поднять практическую дальность полета истребителя без подвесных баков на 30-40%.
Не менее существенное отличие МиГ-29М от МиГ-29 заключалось в изменении технологии изготовления планера: в то время как основным технологическим процессом сборки МиГ-29 была клепка, МиГ-29М собирался с широким использованием сварки. Перейти на сварку позволил новый конструкционный материал — легкий и прочный алюминиево-литиевый сплав 01420, из которого выполнялось большое число элементов конструкции планера. Более широким стало и применение композиционных материалов.