R-37M là một biến thể phát triển từ tên lửa R-37 giới thiệu lần đầu năm 2005. R-37M là tên lửa không đối không tầm xa được thiết kế chủ yếu để tiêu diệt các máy bay chỉ huy trên không AWACS, các máy bay chứa trung tâm chỉ huy chiến thuật chiến trường di động C4ISTAR từ ngoài tầm bảo vệ của các tiêm kích trong đội hình.
Tuy nhiên tên lửa R-37M cũng có thể đánh chặn tên lửa hành trình và máy bay chiến đấu.
So với biến thể trước, R-37M được cập nhật nhiều tính năng và công nghệ mới, nổi bật là hệ thống dẫn đường cho tên lửa. R-37M được trang bị radar chỉ thị mục tiêu Agat 9M1103M-350 có khả năng phát hiện mục tiêu ở cự ly tới 70km, khóa mục tiêu ở cự ly 40km.
Có thể nói, Agat 9M1103M-350 là radar cho tên lửa đối không có khả năng khóa mục tiêu ở cự ly xa nhất hiện nay. Radar Agat 9M1103M-350 có khả năng hoạt động ở 2 chế độ, chủ động và bán chủ động.
Ở chế độ bán chủ động, máy bay địch có thể không hề biết rằng mình đang bị tấn công trừ khi có sự trao đổi dữ liệu giữa tên lửa và máy bay phóng thông qua kênh liên kết dữ liệu. Ở chế độ chủ động, tên lửa chuyển sang mục tiêu khác quan trọng hơn với sự hỗ trợ từ radar của máy bay phóng thông qua kênh liên kết dữ liệu.
Tên lửa R-37M nặng 600 kg, dài 4,2m. Cùng với việc R-37M được trang bị động cơ nhiên liệu rắn tăng cường, tốc độ của tên lửa đạt Mach 6 (gấp 6 lần vận tốc âm thanh - 7.350km/h), tăng tầm bắn lên đến 300-390km. Với tốc độ này, không một loại “súng” nào có thể bắn chặn, dù phát hiện nó từ xa.
Hiện tại tên lửa R-37M đang được giới quân sự thế giới quan tâm nhất hiện nay. Bởi chưa có loại tên lửa không đối không nào có thể sánh kịp với R-37M ở mọi tiêu thức.
R-37M được xem là tên lửa không đối không có tầm bắn xa nhất thế giới hiện nay vượt xa hơn nhiều so với AIM-54 Phoenix của Hải quân Mỹ có tầm 190km. Tuy nhiên, AIM-54 Phoenix đã nghỉ hưu vào năm 2004, như vậy phía NATO không có loại tên lửa không đối không nào có thể so sánh với R-37M ở mọi chỉ số.
R-37M lắp trên máy bay đánh chặn Mig-31BM vốn được mệnh danh là “sát thủ diệt máy bay AWACS”. Mig-31 có thể đeo 6 quả R-37 xếp thành 2 hàng dưới bụng. Dự kiến, trong tương lai gần, R-37M sẽ thành vũ khí nòng cốt cho lực lượng phòng thủ đường không tầm xa của Không quân Nga.