Двухместный бомбардировщик Як-28Б, оборудованный радиолокационным бомбовым прицелом марки РБП-3. Модификация с обозначением Як-28БИ — это Як-28Б, доработанный под станцию «Инициатива».

Бомбардировщик Як-28И со станцией «Инициатива», работающей автономно и позволяющей экипажу искать цель самостоятельно. Данная модификация отличалась новым остеклением носовой кабины и двигателем 11АФ2-300, установленным в гондолах улучшенной конфигурации. Недостатком Як-28Б и Як-28И был текстолитовый обтекатель в радиолокационном прицеле, затруднявший во время эксплуатации доступ к бомболюку.

Бомбардировщик Як-28Л с системой наведения на цель «Лотос», принимающей сигналы со станций управления на земле. Оборудован усовершенствованным двигателем 11АФ2-300 и имеет новое остекление кабины штурмана-оператора.

Фронтовой разведчик Як-28Р имел конструктивные изменения в лобовом стекле кабины пилота, замененном на два эллиптических стекла, сходящиеся клином, а также в увеличенной площади остекления носовой части, что увеличивало обзор в кабине штурмана. На базе этого разведчика были построены Як-28РЛ, Як-28СР, Як-28ПП, оставшиеся опытными модификациями.

Двухместный сверхзвуковой перехватчик Як-28П для перехвата воздушной цели на малой и средней высоте, в широком диапазоне скоростей, в любое время суток и при любых метеоусловиях. Был оборудован новой системой вооружения с двумя управляемыми ракетами и РЛС «Орел-Д».

Як-28ПМ — модернизированный Як-28П с увеличенным числом ракет (не две, а четыре) и измененным радиопрозрачным носовым обтекателем РЛС.

Як-28ПД — созданный на базе Як-28ПМ, но из-за имеющихся ограничений в управляемости на высоких скоростях, практически не выпускался.