В период развертывания серийного производства ОКБ продолжало совершенствовать вооружение вертолета. Новая опытная модификация получила название Ми-24Б. От Ми-24 и Ми-24А она отличалась подвижной пулеметной установкой УСПУ-24 с высокотемпным (4000-4500 выстр/мин) пулеметом ЯКБ-12,7 (Якушев-Горзов), управляемой дистанционно с помощью прицельной станции КПС-53АВ. В состав системы подвижного стрелкового вооружения (СПСВ-24) вошел аналоговый вычислитель, сопряженный с системой бортовых датчиков параметров, благодаря чему поправки при стрельбе установка вводила автоматически. Кроме того, на Ми-24Б был установлен противотанковый комплекс «Фаланга-П» с системой наведения «Радуга-Ф». Это повысило вероятность попадания ракет в цель в 3-4 раза. Гиростабилизированный прибор наведения позволил вертолету маневрировать в пределах ±60° по курсу в процессе наведения ракеты на цель, что существенно повысило его боевую эффективность.
Опытные Ми-24Б успешно прошли в 1971-1972 гг. первый этап испытаний, но их доводка была остановлена. Опыт эксплуатации Ми-24А в частях выявил серьезный недостаток - неудовлетворительный обзор из кабины летчика. Устранило его ОКБ в начале 1971 г., спроектировав принципиально новую носовую часть: летчик и оператор размещались в изолированных кабинах тандемно и на разных уровнях (обе кабины имели бронестекла). При этом удалось избавиться от затенения элементами конструкции прибора наблюдения системы «Радуга-Ф» и антенны командной радиолинии управления в секторе ±60° по азимуту, что было достигнуто установкой систем по бортам ниже обвода фюзеляжа. Размещавшийся на Ми-24А в кабине патронный ящик был перенесен ниже уровня пола и стал обслуживаться снаружи.
Кроме того, летчики жаловались, что на некоторых режимах полета (например, висении с левым боковым ветром в условиях влияния земли) им не хватает запаса путевого управления. Эта проблема была решена в 1974 г. переносом рулевого винта с правого борта на левый. Винт из толкающего превратился в тянущий, потери от обдувки балки возросли, зато, за счет изменения направления вращения его окружная скорость стала складываться с индуктивным потоком несущего винта, в результате тяга рулевого винта значительно увеличилась. Так окончательно сложился внешний облик вертолета Ми-24.
Два опытных прототипа Ми-24 были оснащены новой носовой частью на опытном производстве МВЗ в начале лета 1972 г. На них, помимо высокотемпного пулемета, предусматривалась установка нового противотанкового комплекса со сверхзвуковыми ПТУР «Штурм-В». Поэтому изначально первым вертолетам с раздельными кабинами было присвоено название Ми-24В. К сожалению, доводка комплекса «Штурм» затянулась, и в серийное производство в 1973 г. поступил вариант вертолета с раздельными кабинами, но с комплексом вооружения как на Ми-24Б. Этот промежуточный вариант получил обозначение Ми-24Д (обозначение «Г» не было употреблено из эстетических соображений). Его прототипы получили высокую оценку на совместных испытаниях в 1973-1974 гг.
Выпуском в 1973 г. пяти первых Ми-24Д началось серийное производство этих машин на Ростовском вертолетном заводе. Всего до 1977 г. построили около 350 Ми-24Д. В 1980 г. появилась учебная модификация Ми-24ДУ, полученная путем переделок, аналогичных примененным при создании Ми-24У на базе Ми-24А. На экспорт вертолет Ми-24Д шел с несколько измененным оборудованием под обозначением Ми-25.
Ми-24Р из 113-й ОВЭ армейской авиации России. Сперенберг, Германия, 5 апреля 1994 г. На пилонах - подвесные топливные баки
Вооружение Ми-24А: ПТУР 9М17П, бомбы ОФАБ-100-120 и блоки НАР УБ-32А-73
Вооружение Ми-24В: ПТУР 9М114 и блоки НАР Б-8В20А. Вертолет поздних серий — отсутствует ФКП на крыле
В 1972 г. комплекс «Штурм-В» поступил на испытания, что позволило наконец создать вариант Ми-24В, который пошел в серийное производство. Именно такой облик вертолета и предусматривался заказчиком в самом начале работ. В отличие от предшественников Ми-24В мог нести 8 ПТУР и оснащался автоматическим прицелом летчика АСП-17В. Совместные государственные испытания вертолета завершились примерно годом позже, чем Ми-24Д. Постановлением правительства от 29 марта 1976 г. оба вертолета были приняты на вооружение. К тому времени в строю находилось около 400 Ми-24А и Ми-24Д. Таким образом, на доводку «двадцатьчетверки» ушло почти 8 лет, причем большая часть этого времени была потрачена на создание и отработку комплекса вооружения. С 1976 г. по 1986 г. было выпущено около тысячи Ми-24В. В настоящее время они составляют основу армейской авиации России. За рубеж эти вертолеты поставлялись под обозначением Ми-35.