MIG 21 FISHBED
En 1957, Mikoyan OKB avait préparé le successeur du E-5, le E-6 : cette fois il ne s'agissait plus d'un démonstrateur, mais d'un véritable prototype d'avion de chasse. Il était motorisé avec un R-11S et doté d'ailes delta avec une flèche de 57 degrés, avec une seule quille ventrale au centre du fuselage et une aile légèrement abaissée. Le premier prototype commença ses essais le 20 mai 1958 avec beaucoup de succès, atteignant Mach 2,05 à l'altitude de 12 000 mètres. Mais, le 28 mai, le pilote d'essai Nefedov se tua après avoir perdu le contrôle de l'appareil, les commandes de vol ayant été endommagées par une panne moteur. L'ingénieur Rostislav A. Belyakov suggéra alors de doubler tous les circuits de commandes. Le deuxième E-6 qui vola, juste après l'accident, avait perdu les six cloisons d'aile des E-4 et 5 remplacées par deux cloisons très fines situées à la séparation des ailerons et des volets. En décembre, le troisième E-6 fut achevé. Parallèlement, la production de trente MiG-21F fut alors lancée à l'usine de Gorki et ils furent livrés aux VVS pour évaluation.
L'avion de record E-166Le troisième E-6 fut alors optimisé en machine de record sous le nom de E-66. Piloté par Mossolov, il établit un record du monde de vitesse sur des circuits de 15 et 25 km avec une moyenne de 2388 Km/h, le 31 octobre 1959 (le premier record de vitesse de l'URSS). Le 16 septembre 1960 fut établi un nouveau record avec 2148 Km/h sur 100 km. Le E-66 établit aussi un record d'altitude avec l'appoint d'un moteur fusée U-2, atteignant 34714 mètres le 28 avril 1961. Par la suite, un autre avion fut utilisé comme machine de compétition : le E-166, propulsé par le futur réacteur du Mikoyan-Gourevitch MiG-25. Cet avion établit un record du monde de vitesse avec 2681 km/h en 1961, puis un d'altitude avec 22670 m en 1962.
MiG-21F-13 Fishbed CEntre temps, le E-6T, avait été conçu : c'était le prototype de la véritable première série, le MiG-21F-13 qui se caractérisait par l'emport possible de deux missiles air-air à guidage infrarouge K-13. Ce nouveau missile était en fait une copie du AIM-9B dont un exemplaire avait été capturé par un chasseur chinois dans lequel il s'était fiché sans exploser. Deux pylônes furent donc ajoutés sous l'intérieur des ailes et, pour limiter le poids de l'armement, un des deux canons de 30 mm fut supprimé. Pour accroître la stabilité, la dérive vit sa corde augmentée.
L'équipement comprenait aussi un radio-altimètre et un radiocompas, un collimateur gyroscopique qui était couplé avec un radar télémétrique dans le cône de l'entrée d'air, un système d'identification ami-ennemi SRO-2, un pilote automatique, un siège éjectable et (à partir du 115e exemplaire) un détecteur d'alerte.
À l'été 1960, l'usine GAZ-31 de Tbilissi commença elle aussi à produire l'avion. Elle se spécialisa par la suite dans la production des modèles biplaces d'entraînement dont le prototype E-6U vola en 1961. Sur cette version, les deux membres de l'équipage disposaient de verrières ouvrant latéralement et de deux sièges éjectables KM-1, plus sûrs. Ce biplace n'a pas d'armement fixe et ses réservoirs ont une capacité plus faible avec 2 400 litres. En 1962, la GAZ-30 de Moscou lança aussi le modèle sur ses chaînes de montage, produisant généralement les versions destinées à l'exportation.