Mikoyan và Gurevich đã có một số thay đổi lớn trong thiết kế của MiG-1 theo 2 hướng dùng để đánh chặn và tìm kiếm trên chiến trường sau khi đã nghiên cứu tại đường hầm tạo gió thuộc Trung tâm hàng không và Viện động lực học chất lưu (TsAGI). Những cải tiến này được trình bày tại một hội đồng nghiệm thu cấp nhà nước.

Những thay đổi bao gồm:

• Dịch động cơ lên phía trước 4 inches (100mm) để tăng sự ổn định.
• Tăng thêm góc nhị diện ở phía ngoài để ổn định hơn.
• Đưa vào sử dụng bộ tản nhiệt nước (OP-310), cho phép thêm vào 55 imp. gallon (250L) nhiên liệu.
• Thêm thùng dầu phụ sau động cơ.
• Bộ phận thải khí từ động cơ làm giảm khả năng trúng đạn trong trường hợp bị quân địch bắn.
• Thêm vào 8 mm giáp sau ghế phi công (sau này là 9 mm cho các bản cải tiến tiếp theo).
• Bơm tăng khả năng nạp không khí ở khe lấy.
• Tăng sức mạnh của trục bánh.
• Tăng kích thước của bánh lên 25.5"x 7.87" (650mm x 200mm).
• Cải thiện mái che, tận dụng cho phi công nhìn về phía sau và cho phép đặt thêm đằng sau phi công máy vô tuyến RSI-1 (sau này cải tiến thành RSI-4).
• Thiết kế lại dụng cụ panen.
• Cải tiến giá lắp súng PBP-1 thành PBP-1A.
• Tăng thêm cơ số đạn cho súng ShKAS lên 750.
• Gia tăng độ chắc chắn của giá đỡ dưới bụng máy bay, thêm vào khối lượng bom là 485 lbs 220 kg), thùng phun thuốc hoặc 8 tên lửa không điều khiển RS-82.

Chiếc máy bay đầu tiên được ứng dụng các cải tiến là I-200 số 4, đây là mẫu thử nghiệm của I-200, sau này được đổi tên thành MiG-1. Nó bay lần đầu tiên vào cuối tháng 10-1940. Theo sau những thành công đầu tiên từ chuyến bay là thử thách trong cuộc thi ứng tuyển cho VVS (Voyenno-voz-dushnyye seely - Military Air Forces - Lực lượng không quân).

Trong suốt quá trình thử nghiệm, NKAP (Narodnyy komissariat aviatsionnoy promyshlennosti - People's Ministry of the Aircraft Industry - Bộ công nghiệp hàng không nhân dân) đã công bố mẫu MiG-3 sẽ được chọn để sản xuất, và tổng cộng đã có 3.172 chiếc được sản xuất trong năm 1941.