В 1960 г. на базе Як-27К и Як-28 был создан новый двухместный сверхзвуковой перехватчик Як-28П. Он предназначался для борьбы с воздушными целями на малых и средних высотах в большом диапазоне скоростей днем и ночью при любой погоде. На самолете установили модифицированную систему вооружения К-8М-1, состоявшую из двух ракет Р-8М-1 с тепловой и радиолокационной полуактивной головками наведения, пусковых устройств и РЛС <Орел-Д>. Пушки не устанавливались. По сравнению с принятым в 1958 г. на вооружение авиации ПВО перехватчиком Су-9 эта система была более совершенной и позволяла производить пуск ракет на значительно большем расстоянии до цели. В перспективе планировалось установить более совершенную систему вооружения К-98, создававшуюся на базе К-8М-1. Остальное радиотехническое оборудование не отличалось от предыдущих модификаций Як-28, за исключением дополнительно установленной станции радиокомандного наведения <Лазурь>.
     Перехватчик Як-28П имел такую же компоновку, как и Як-27К, но пилоны для ракет располагались не с внутренней стороны мотогондол, а с внешней. Кабины летчика и летчика-оператора имели общий фонарь, управлять самолетом можно было с обоих рабочих мест. На опытной машине первоначально стояли двигатели Р-11АФ-300 в гондолах старого типа. В процессе испытаний более устойчивой работы компрессоров двигателей пытались добиться путем изменения формы центрального тела воздухозаборника. После этой и ряда других доработок, касающихся в основном оборудования, самолет стал обозначаться Як-28ПД. Однако и в таком варианте перехватчик не удовлетворил заказчика.
     Опытные экземпляры Як-28П дорабатывались и испытывались в течение нескольких лет. Заводские испытания проводили ведущий летчик-испытатель В.М.Волков, оператор Н.М.Шиповский и ведущий инженер Б.Б.Соловьев. В это время Новосибирский авиационный завод вел подготовку к серийному производству перехватчика, при этом большую работу провели директор завода И.А.Салащенко, главный инженер В.С.Слуев и представитель ОКБ П.П.Брылин. В процессе доводки опытного истребителя двигатели Р-11АФ-300 заменили на Р-11АФ2-300, установив их в удлиненных гондолах с круглым входным отверстием. Объем четырех внутрифюзеляжних топливных баков по сравнению с бомбардировщиком возрос почти на 2000 л и составлял 6570 л (ПТБ на перехватчике не устанавливались).
     В 1961 г. самолет Як-28П демонстрировался на авиационном празднике в Тушино, но госиспытания Як-28П с системами вооружения К-8М-1 и К-98 продлились до 1965 г. Задолго до их завершения, в 1962 г., началось серийное производство самолета в Новосибирске (заводской шифр - изделие <40>). До 1965 г. там продолжалось производство перехватчика Су-11, оснащенного той же системой вооружения. Сложилась редкая ситуация, когда на одном заводе одновременно строились машины, созданные в различных КБ. Як-28П стал самой массовой модификацией из всего семейства - до 1967 г. построили 435 единиц. Однако самолет официально на вооружение принят не был, несмотря на то, что эксплуатировался частями ПВО в течение многих лет.
     На Як-28П была предусмотрена возможность применения стартовых пороховых ускорителей. При включенном форсаже и работающих ускорителях разбег составлял всего около 400 м, что в совокупности с высокой скороподъемностью сокращало время выхода на цель. Для сокращения пробега при посадке из подфюзеляжного хвостового гребня выпускалась штанга с датчиком, после касания которым земли сразу же срабатывала система выпуска тормозного парашюта.
     С 28 марта по 6 мая 1966 г. проводились испытания доработанного серийного Як-28П ?0915310 с использованием форсажных режимов на взлете и двухкупольного парашюта на посадке (летчики В.Баранов и С.Петерин). За время испытаний выполнили 14 взлетов и посадок. Длина разбега составляла 950-1075 м, а пробега - 650-750 м. Потребная длина бетонной ВПП равнялась 1280 м. Такие взлетно-посадочные характеристики самолета позволили организовать его базирование на аэродромах с укороченными полосами в труднодоступных районах Крайнего Севера. Доработки стали внедрять на серийные машины.
     Модернизировать перехватчик пытались и путем совершенствования местной аэродинамики. Для улучшения разгонных характеристик на сверхзвуковых скоростях изменили форму носового обтекателя РЛС, сделав его более вытянутым. Это встретило некоторые возражения со стороны разработчиков локатора, которые боялись ухудшения характеристик станции и комплекса в целом. Однако компромисс все же был найден. (Впоследствии установку конусов новой формы на ранее выпущенных машинах производили прямо в частях в ходе текущих ремонтов.) Конструкторы боялись ухудшения обзора из-за удлинения носового обтекателя, и опытный перехватчик получил такой же козырек фонаря, как и Як-28Р. Но испытания показали, что старый фонарь можно сохранить.
     Важнейшей особенностью этого перехватчика стало усиленное вооружение. На двух дополнительных крыльевых пилонах разместили ракеты ближнего боя Р-3С. Таким образом общее число ракет достигло четырех. Первоначально дополнительные пилоны располагались между гондолами двигателей и фюзеляжем. Однако пуск Р-3С нарушал нормальную работу силовой установки, и подвеску переместили ближе к концу крыла. Самолет прошел совместные госиспытания в 1966 г., после чего строился серийно.
     В июле 1967 г. модернизированный Як-28П с удлиненной носовой частью и четырьмя пилонами представили на обозрение на авиационной выставке в Домодедово. На пояснительной табличке было указано, что самолет предназначен не только для перехвата, но может использоваться для нанесения ударов по наземным целям. Однако это не отвечало реальным боевым возможностям самолета. На нем отсутствовало специальное оборудование для таких действий, да и летчики ПВО практически никогда не отрабатывали бомбометание. На том же воздушном празднике впервые в полете были публично продемонстрированы и серийные Як-28П.
     По воспоминаниям Героя Советского Союза В.В.Мигунова, в 1970 г. он принимал участие в проводившихся в ГК НИИ ВВС испытаниях по расширению возможностей боевого применения Як-28П. Самолет был вооружен ракетами средней дальности Р-40 и ракетами для ближнего боя Р-60. Их пуски отрабатывались по самолетам-мишеням Ил-28, МиГ-17, Ла-17 и парашютным мишеням на средних и больших высотах как в заднюю, так и в переднюю полусферы. Испытания прошли успешно, но каких-либо сведений о существовании серийного варианта перехватчика с таким вооружением пока не обнаружено.
     Як-28 находился в эксплуатации больше двадцати лет, и состоял на вооружении только в СССР. В 1968 г., прослужив на Як-28П всего пять лет, эскадрилья 356-го ИАП сдала эти машины - весь полк перешел на Ту-128. Однако были в системе ПВО части, где Як-28П служили очень долго. 174-й ГвИАП перешел с них на МиГ-31 только в 1983 г. Еще дольше "двадцать восьмые" оставались на Новой Земле - 641-й полк переучился на Су-27 в 1988 г.
     Кодовое обозначение НАТО - Firebar (Колосник).

     Як-28ПМ. После запуска перехватчика в серию в ОКБ-115 и на новосибирском заводе продолжались работы по его улучшению. В 1962 г. была разработана новая модификация самолета Як-28ПМ с более мощными опытными двигателями Р-11АФ3-300, которые имели характеристики, близкие к разрабатываемому Р-13-300. В 1963 г. самолет прошел заводские испытания, в ходе которых летчиками В.М.Волковым и Ю.В.Петровым была достигнута скорость 2400 км/ч. Опытно-конструкторские работы по двигателям, длившиеся несколько лет, завершились внедрением в серию Р-13-300. Однако к тому времени производство Як-28 уже завершалось, и разрабатывать вариант этого двигателя для установки в гондоле под крылом не стали.
     Як-28-64. В 1963 г. прошел госиспытания перехватчик Т-58Д (Су-15), который оснащался практически одинаковыми с Як-28П двигателями и РЛС. Сравнение их ЛТХ показывало преимущество по многим параметрам детища ОКБ П.О.Сухого. Запускать в серийное производство новую машину собирались на авиазаводе в Новосибирске. Встревоженный возникшей конкуренцией А.С.Яковлев распорядился изучить конструкцию суховской машины и попытаться внедрить все положительное на Яке, особенно то, что могло дать прирост скорости и высотности.
     Работы начались в 1964 г., и проекту дали условное обозначение Як-28-64. Для уменьшения аэродинамического сопротивления два двигателя Р-11Ф2-300 разместили в фюзеляже, организовав воздухозаборники по бортам. В ОКБ-115 отсутствовал опыт проектирования самолетов с такими воздухозаборниками, и заместитель Генерального конструктора С.А.Яковлев специально был командирован на новосибирский авиазавод для изучения документации Су-15. Крыло Яка освободили от двигательных гондол, размах каждой консоли уменьшили, но размах крыла в целом, благодаря более широкому фюзеляжу, сохранился. Элероны сместили ближе к фюзеляжу в надежде немного увеличить скорость полета у земли, ранее ограниченную эффектом реверса элеронов. Под каждой консолью разместили по два пилона: ближние к фюзеляжу - для ракет Р-8М-1, дальние - для перспективных ракет ближнего боя. Под рулем направления разместили контейнер тормозных парашютов. Для повышения путевой устойчивости в ХЧФ установили два гребня. В центральной части фюзеляжа под воздухозаборниками предусмотрели держатели для двух ПТБ, что позволяло увеличить продолжительность полета. НЧФ, кабина, шасси, оперение и система управления остались прежними.
     После завершения постройки машину с отстыкованными крыльями подготовили для перевозки на летную станцию в Жуковский, установив фюзеляж на ложное шасси. В процессе перевозки одна из опор оторвалась, и самолет упал набок в канаву. Суеверные сотрудники ОКБ сочли это плохим предзнаменованием. Испытания подтвердили их пессимизм. Самолет не смог превзойти по летным характеристикам не только суховского конкурента, но и своего предшественника. Испытания пришлось прекратить.
     Як-28УРП. Для исследования возможности резкого повышения скоростных и высотных характеристик Як-28П один из перехватчиков был оборудован ракетным ускорителем в ХЧФ. Самолет использовался только в экспериментальных целях.