Конструкторская группа, возглавляемая А.И.Микояном и М.И.Гуревичем, в 1939 году усиленно работала над истребителем для ведения боя на больших высотах. Весной 1940 года самолет построили, и летчик А.Н.Екатов впервые поднялся на нем в воздух.
Испытания прошли успешно. Новый истребитель, получивший обозначение МиГ-1, был утвержден для серийного производства. Назначение самолета определило и его конструкцию. Истребитель МиГ-1 представлял собой низкоплан смешанной конструкции. Его фюзеляж в передней части форменный, сварной из стальных хромансилевых труб с дюралевой обшивкой, хвостовая часть – деревянный монокок, центроплан – дюралевый. Фонарь – формованный из плесиглаза, без бронестекла; крышка сдвижная на роликах. Бронеспинка – 9 мм (первоначально 8). Крыло однолонжеронное, консоли крыла (его площадь 17,44 м2) – деревянные, оперение – дюралевый каркас, обтянутый полотном. Баки были выполнены из алюминиевого сплава. Для истребителя был взят высотный двигатель АМ-35А взлетной мощностью 1350 л.с. и 1200 л.с. на высоте 6000 м, массой 830 кг установлен на мотораме. Вооружение: один крупнокалиберный пулемет УБС и два пулемета ШКАС (по 750 патронов) над двигателем, синхронных, по две бомбы ФАБ-50 или ФАБ-100. Было выпущено 100 самолетов МиГ-1.

В конце 1940 года конструкторы внесли в самолет несколько изменений, повышающих его боевые качества. Для обеспечения большой дальности полета на самолете установили дополнительно 250-литровый топливный бак. Двигатель был сдвинут на 100 мм вперед, что улучшило продольную устойчивость истребителя, а предкрылки предотвращали срыв машины в штопор на больших углах атаки. Бортовое вооружение было пополнено шестью направляющими для реактивных снарядов. Появилась возможность подвешивать под консолями крыла 6 снарядов РС-82 или две бомбы ФАБ-100. Модернизированный вариант истребителя получил наименование МиГ-3 и был передан для массового производства с двигателем АМ-35А мощностью 1350 л.с. Несмотря на значительный взлетный вес (3350 кг), скорость серийного МиГ-3 у земли несколько превышала 500 км/час, на высоте 7000 м достигала 640 км/час. Это была тогда наивысшая в мире скорость, достигнутая на серийных самолетах. В годы Великой Отечественной войны МиГ-3 использовался главным образом как высотный истребитель-перехватчик. Его основные качества – большой потолок (12 тыс. м) и скорость на высотах более 5 тыс. м позволяли нашим летчикам успешно вести бои с вражескими бомбардировщиками и разведчиками. Недостатком МиГ-1 и МиГ-3 была невозможность установить пушку через ось редуктора двигателя, вызванная его конструкцией. В течение 1940...41 годов заводы выпустили более 3,3 тыс. самолетов МиГ-3.