В этот же период решением правительства был объявлен конкурс на создание одноместного истребителя. В задании указывалось, что самолет должен обладать оптимальными характеристиками на высотах более 6000 м. Наряду с конструкторскими бюро А. С. Яковлева и С. А. Лавочкина в этом конкурсе приняли участие молодые инженеры под руководством А. И. Микояна и М. И. Гуревича. Группа спроектировала небольшой консольный моноплан с низкорасположенным крылом. Основной набор фюзеляжа, крыла и оперения машины был выполнен из дельта-древесины с обшивкой из фанеры. Самолет обладал хорошими аэродинамическими характеристиками при повышенной нагрузке на крыло, имел усовершенствованные системы охлаждения и выхлопа. На нем был установлен довольно мощный по тому времени двигатель А. А. Никулина АМ-35А. Все это обеспечивало самолету, получившему наименование МиГ-1, максимальную скорость полета 628 км/ч. Таким образом, конструкторам Микояну и Гуревичу удалось решить одну из важнейших задач, стоявших в то время перед отечественной истребительной авиацией. - резко повысить скорость горизонтального полета.

Первый вылет вновь созданного самолета - всегда волнующее событие для всех причастных к нему людей, а особенно для главного конструктора. Вылет МиГ-1 состоялся 5 апреля 1940 г. К радости всех присутствующих, один из старейших летчиков-испытателей А. Н. Екатов благополучно выполнил полет, Однако за первой неудачей последовала пора трудностей, поисков и тревог. В одном из испытательных полетов МиГ-1 на самолете начался пожар. Летчик А. Н. Екатов с риском для жизни посадил горящую машину. Благодаря этому удалось выявить я устранить конструктивные и производственные недостатки. И уже 1 Мая 1940 г. пилотируемый тем же летчиком МиГ-1 пролетел над Красной площадью. Несколько позже на этом самолете на высоте около 7000 м впервые в нашей стране была достигнута скорость 652 км/ч.

Одновременно с испытаниями МиГ-1 создавалась его модификация - МиГ-3. В отличие от предшественника он имел автоматические предкрылки, что обеспечивало лучшие пилотажные характеристики при маневре, увеличение запаса топлива позволило увеличить дальность полета, была также введена система заполнения топливных баков нейтральным газом, в результате чего повысилась пожаробезопасность. Самолет имел убирающееся шасси с пневматическим приводом и закрывающуюся в полете кабину летчика. Максимальная скорость его достигала 640 км/ч, дальность полета- 1250 км. Вооружение истребителя составляли пулемет калибра 12,7 мм и два пулемета калибра 7,6 мм. Все это обеспечивало повышенную живучесть самолета в бою. Во второй половине 1940 г. МиГ-3 поступил в производство, заменив МиГ-1, и направлялся в основном на перевооружение истребительных авиационных полков приграничных округов и авиации Северного и Черноморского флотов, а также в дивизии ПВО Москвы и других важных центров нашей страны.

По предложению летчика-испытателя С. П. Супруна, проводившего государственные испытания самолета МиГ-3, из личного состава летчиков-испытателей Государственного научно-испытательного института ВВС, заводов и военной приемки в конце июня 1941 г. были сформированы два истребительных авиационных полка особого назначения. Под командованием С. П. Супруна 27 июня 1941 г. на Западный фронт, под Смоленск, вылетел 401 иап особого назначения, оснащенный самолетами МиГ-3. После гибели Супруна, вступившего в неравный бой с шестью немецкими истребителями, командование 401 иап принял летчик-испытатель К. К. Коккинаки. В эти же дни на Северо-Западный фронт вылетел 402 иап особого назначения, также оснащенный самолетами МиГ-3, под командованием П. М. Стефановского.

Советские летчики, воевавшие на самолетах МиГ-3, самых скоростных и высотных истребителях своего времени, с успехом громили врага. А. Н. Катрич, генерал-полковник авиации, первый заместитель министра гражданской авиации, вспоминает такой эпизод. В сентябре 1941 г. 34-й истребительный полк вел бой в районе Солнечногорска. В одном из вылетов Катрич на высоте 9800 м встретился с немецким бомбардировщиком. Для противника, надеявшегося на большую высотность своего самолета, это явилось полной неожиданностью. Катрич атаковал немецкий самолет и обезвредил вражеского стрелка, но в этот момент у Катрича отказало оружие. Летчик ударом винта своего самолета отбил один, а затем и другой киль бомбардировщика противника. Вражеский самолет упал, а советский летчик благополучно посадил МиГ-3, у которого оказался погнутым винт, на свой аэродром.

На берегу реки Оки, недалеко от Москвы, стоит в граните и бронзе истребитель МиГ-3 - отважный защитник столицы. Установлен памятник и одному из первых командиров полка этих самолетов - дважды Герою Советского Союза С. П. Супруну.

Продолжая работы над созданием истребителей высотного типа, конструкторское бюро А. И. Микояна в 1943 г. выпустило самолет И-222 (3А). Он имел двигатель конструкции А. А. Микулина мощностью 1400 л. с. и два турбокомпрессора, работавшие от выхлопных газов для сохранения мощности двигателя на высоте. Особенностью силовой установки этого самолета было также наличие воздухо-воздушного радиатора для охлаждения воздуха, поступающего в карбюратор. Это позволяло сохранить плотность, а следовательно, и необходимое количество воздуха для смеси с бензином и способствовало сохранению мощности двигателя на высоте. Истребитель уже имел герметическую кабину, что позволяло выполнять полет на больших высотах без специальных приборов и костюмов. Потолок самолета достигал 14 500 м наибольшая высота для истребителей того времени, дальность - около 1000 км. Вооружение его состояло из двух пушек калибра 20 мм. Назначение И-222 истребитель ПВО.

На базе этого самолета в 1944 г. был построен И-224 с форсированным двигателем также конструкции А. А. Микулина. Мощность двигателя у земли составляла 1800 л. с. При испытаниях самолет достиг высоты 14 100 м. Его максимальная скорость на 90 км/ч превышала скорость МиГ-3. Благодаря большой высотности самолета, превышавшей 14 км, создатели вели дальнейшую отработку герметической кабины, принцип компоновки и оборудования которой сохранялся на всех созданных впоследствии самолетах этого конструкторского бюро. В этот же период создается самолет с двигателем АМ-42 и турбокомпрессором. Конструкция его была аналогична конструкции И-224, но благодаря большей мощности двигателя и применению четырехлопастного винта машина достигала скорости 720 км/ч, близкой к максимальной для силовой установки данного типа, т. е. поршневого двигателя, снабженного турбокомпрессором.

Государственные интересы и развитие техники предопределили переход к новым силовым установкам в авиации, особенно истребительной. Одним из самолетов переходного периода явился истребитель И-250 выпуска 1945 г. Машина представляла собой цельнометаллический аппарат с прямым крылом, на котором был установлен поршневой двигатель конструкции В. Я. Климова с трехлопастным винтом. Мощность двигателя частично использовалась для привода осевого компрессора воздушно-реактивного двигателя, расположенного за кабиной. Поток газов выводился через сопло в хвостовой части фюзеляжа, что создавало дополнительную тягу. Вместе с тем комбинированная силовая установка, резко увеличив максимальную скорость (825 км/ч), не снизила взлетных данных и дальности полета, характерных для самолетов этого класса. Мощность силовой установки составляла 2800 л. с., в том числе мощность двигателя ВК-107А - 1450 л. с., мощность ВРДК - 1350 л. с. Вооружение истребителя состояло из трех пушек калибра 20 мм.