米格家族的第一个成员是米格-1战斗机，在投入批量生产之前该机研制代号为I-200，该计划最初是由波里卡尔波夫实验设计局提出。尼古拉·波里卡尔波夫是前苏联著名的飞机设计师，曾经主持研制过多种战斗机，时任苏联第一飞机制造厂总设计师，当时该厂的主要产品是I-15比斯和I-153战斗机。在汲取了西班牙内战期间的空战经验后，波里卡尔波夫认为应该为苏联空军研制一种新型高速战斗机，接着他任命N·安德里亚诺夫进行新战斗机的设计准备工作，这种战斗机将装备米库林设计局的1,400马力的AM-37新型水冷发动机，该机设计指标为7,000米高度最大飞行速度670千米/小时，升限13,000米，爬升到5,000米高度耗时4.6分钟，后来波里卡尔波夫还计划为该机的发动机安装涡轮增压器以使其最大速度达到717千米/小时。但是由于波里卡尔波夫本人当时正在全力进行I-180战斗机的研制工作，加之I-200被认为不够先进，所以该机的研制工作一直进展缓慢。
1939年11月，第一飞机厂停产已经过时的I-153战斗机，由于新的生产任务尚未下达，加之该厂的领导不希望由政府高层决定该厂的命运，于是组织了一个生产委员会研究新型战斗机的生产问题。在经过研究评估后，委员会选定了亚力克山德·雅科夫列夫的I-26战斗机，很快第一架I-26原型机便开始组装，雅科夫列夫称该机最大速度可以达到580千米/小时，超过I-16大约100千米/小时。但是波里卡尔波夫却力主研制一种比I-26更先进、更快的战斗机，于是设计局很快做出了最终决定，即尽快完成安装AM-37发动机的新型战斗机的初步设计。12月初，波里卡尔波夫新战斗机的初步设计基本完成并获得了苏联空军司令和航空工业人民委员会的认可。随后该机被赋予I-200的设计代号，为了能够更好的完成该计划，前苏联当局决定成立一个由米高扬领导的新设计局。
1939年对于年轻的飞机设计师米高扬来说是忙碌的一年，这年年初他还仅仅是一位驻厂军代表，仅过了三个月他就被任命为机动战斗机设计团队的领导。1939年5月，由于“战斗机之王”波里卡尔波夫前往德国进行商务活动，于是米高扬开始代替波里卡尔波夫负责I-153战斗机的大规模生产工作，同年11月他被擢升为总设计师。尽管米高扬在第一飞机厂工作的两年中表现十分出色，但是他获得飞速提升的最主要原因并不在此，他那深得斯大林信任的哥哥——苏联外贸部政委和苏联人民委员会副主席阿纳斯塔斯·米高扬在其中起了很大的作用。新设计局成立后，拥有丰富设计经验的格列维奇和罗莫丁成为了米高扬的副手。新设计局的所有人员都抽调自波里卡尔波夫设计局，这多少对波里卡尔波夫有些不公平，但波里卡尔波夫从德国回国后并未对此发表过异议。
在他出国期间，I-200的设计有了轻微的改动，为了改善纵向稳定性，机身长度有所增加，此外还增加了机翼油箱，飞机结构也由全金属结构改为混合结构，但是总体上保持了波里卡尔波夫的气动外形设计。回国后的波里卡尔波夫仍然十分关心他那被分成两半的设计局，一回国便投入了研制I-185战斗机计划的工作中。由于设计团队拥有在第一飞机厂的雄厚工业底子，I-185战斗机的设计和模型制作进度大大超越了I-200战斗机。而米格设计局的年轻设计师们在设计过程中则充分发挥了他们的创新精神，仅用了很少的时间就画出了大量的图纸。设计师与技师们在设计过程中密切合作，使得生产准备工作没有拖延进度。不久，I-200战斗机被命名为第61号生产项目。
由于AM-37发动机方案被放弃，I-200的设计方案不得不进行了调整，被迫改装尺寸与AM-37发动机相同但功率减少200马力的AM-35A发动机。1940年1月，该机的设计工作全部完成，整个研制计划仅耗时3个月，而竞争对手雅克福列夫设计局的方案却花了8个月时间，其他设计局则耗时更多。与此同时，I-200的全尺寸模型也开始在中央流体动力研究院的T-101风洞加速试验。1940年3月31日，第一架原型机出厂。I-200 后机身采用了木结构。
I-200采用了混合结构，前机身由空心桁架焊接而成，采用硬铝蒙皮。AM-35A发动机在海平面高度时功率1,350马力，在6,000米高空时功率为1,200马力。机身两侧分布两个水冷散热器，座舱下有一个油散热器。座舱的基本结构由空心桁架焊接而成，并通过三个螺栓固定在机身上。飞机的后机身是由松木翼梁和胶合板构成的木制硬壳式结构。
I-200机翼为刚性翼面，这与此前的I-15和I-153的布质机翼蒙皮有明显的区别。机翼中部为金属结构，可折起的机翼外侧部分则为木制。这种结构简化了飞机的生产并为工厂的木工车间提供了业务。翼梁由树脂胶合相连，而胶合板蒙皮则通过酪素胶粘合。机翼外侧可分解为3个部分并且可以很方便的与机翼中部相连或拆解。米高扬设计局的设计师们采用了多种措施以使飞机适应大规模生产的需要，I-200安装的机载设备都是当时苏联战斗机装备的普通设备，飞行员座椅靠背安装有8毫米的装甲板以保护飞行员。为了避免射击损伤螺旋桨，I-200飞机的武备由Berezin12.7毫米同步机枪和两挺7.62毫米ShKAS机枪组成。
1940年4月5日，I-200由第一飞机厂最有经验的飞行员，A·艾卡托夫驾驶成功的进行了首次试飞。艾卡托夫拥有25年的试飞员生涯，曾经试飞过多种飞机。而一直积极参与原型机制造工作的A·布鲁诺夫则被任命为首席试飞工程师。首飞成功后，I-200又进行了一系列试飞，但是并不是所有试飞都获得了成功。在第三次试飞时，飞机因发动机回火导致了进气管着火，幸亏艾卡托夫凭着丰富的经验及时安全着陆并扑灭了火苗。5月24日，I-200在试飞中达到了648.5千米/小时的时速（6,900米），飞机爬升到5,000米高度仅耗时5.1分钟。尽管试飞数据很令人振奋，但是在试飞中也发现了该机存在的一些问题，比如座舱盖无法在飞行中打开，起落架刹车也出现失灵现象。此外发动机过热问题在第一阶段试飞中也一直困扰着设计人员。水温和油温都高于设计上限，这使得AM-35A发动机始终无法达到全功率，尽管设计人员重新调整了水散热器和油散热器位置，但是效果仍不明显，最后通过安装新型号散热器终于将发动机温度将到了设计值之内。1940年5月1日，艾卡托驾驶I-200参加了莫斯科红场的阅兵式。5月25日，在量产试验和国家验收试飞尚未完成前，根据苏联最高当局的指示，I-200就投入了大规模生产。5月31日，由伏罗西洛夫元帅为首的军方将领在莫斯科中央飞机场视察了I-200战斗机。伏罗西洛夫元帅对该机非常满意，并预祝米高扬在今后获得更大成功。此时，米高扬已经成为第一飞机厂的总设计师，而波利卡波夫设计局则被迁至第51飞机厂。
1940年7月-8月，I-200进行了量产试验，8月28日第二和第三架原型机，开始了国家验收试飞，其中一架用于飞行性能试飞，另一架进行武器试飞。试飞工作在试飞员S·萨普伦、A·库比什金和工程师尼吉特申科的主导下获得了圆满的成功。在试飞中该机最大海平面平飞速度为486千米/小时，极限海平面速度达到520千米/小时，在7,200米高空最大速度为628千米/小时，该机爬升到5,000米耗时5.3分钟，实用升限12,000米，1,000米高度时盘旋一周时间为20—22秒。这些数据使I-200战斗机成为了当时苏联最优秀的战斗机，因此苏联空军要求飞机厂尽快将该机交付部队。
该机唯一令人不满意的是AM-35A发动机仍然未能完善，这给试飞员和工程师们带来了不少麻烦，而且该发动机还未能通过50小时飞行测试。1940年12月12日，也就是试验的最后一天，试飞员A·柯柴特科夫在试飞中遭遇发动机起火，幸亏他临危不乱，凭着丰富的经验化险为夷，在安全返回地面后柯柴特科夫才发现飞机的起落架竟然在触地的瞬间卡住了。试飞员们在进行多次试飞后认为I-200对飞行员的技术要求太苛刻了，他们发现I-200在飞行中纵向稳定性不好而横向稳定性却非常出色，这也是波利卡波夫飞机的一个特点。后来设计人员通过汲取I-16飞机的经验，对I-200的重心进行了调整，解决了这一问题。 改进工作中最大的困难是增加飞机航程，I-200原设计设有一个404升的油箱，飞机航程为580千米。为了增加载油量，工程师亚科夫·萨赖特斯基建议将机腹散热器前移以便为安装一个250升油箱腾出地方。根据这个油箱的形状，设计人员为其起了一个绰号“乌贼”。此外散热器的进气道和形状也作了改进，改善了散热性能。飞机座舱盖改为向后移动开启，机翼掠角也作了细微调整。
1940年10月，正当I-200还在进行改进工作时，第一批25架预生产型已经建造完毕。由于当地天气恶劣，这批飞机不得不被送往驻扎在埃夫帕特利亚的第146战斗机团进行适应性飞行。苏联空军科学研究院的老牌试飞员S·萨普伦以及来自第一飞机厂的工程师尼吉特申科和试飞员A·卡莱夫参加了参加了在第146战斗机团的试飞。试飞证明了I-200是一种高性能战斗机，1940年12月，I-200被正式命名为米格-1战斗机。1941年2月，这些与生产型米格-1战斗机被移交给卡金斯基空军学校，同时移交的还有一批改进后的米格-1战斗机，这些飞机后来被称为米格-3。 当米库林（Mikulin）AM-37引擎问世后，飞机设计师波利卡尔波夫决定将自己在设计I-17液冷引擎战斗机时所获得的经验和新型发动机结合起来，设计一种高空截击机，这便是K型机的由来。
米高扬和格列维奇对早前米格-1的设计进行了大量的修改，并在苏联中央空气和流体力学研究所的T-1风洞中仔细检查了飞机的气动外形。随后，这些修改包括： 将引擎前移 4 英寸（100 毫米）以提升飞机在纵轴上的稳定性 将外翼段的上反角增加一度 采用新型的OP-310型散热器，并在飞机内增加一个容积为55加仑（250升）的燃料箱 在发动机下方增加了一个润滑油箱 采用了通过将发动机废气引入燃料箱而达到灭火抑爆目的的新系统 在驾驶员座椅后方增设了8毫米厚的装甲板（后期型又增加到9毫米） 对增压器进气口外形进行了修正 修改了主起落架的设计以增加其强度 将主轮尺寸增加到25.5x 7.87 (650mm x 200mm). 修改了座舱罩的设计以改善飞行员的后方视野，并为增设RSI-1（后期型主要使用RSI-4）无线电提供空间 重新设计了仪表板 用PBP-1A替代了原先的PBP-1瞄准具 将ShKAS机枪的备弹数增加到750发 在翼下增加了外挂点，使得米格-3可以携带485磅炸弹（220公斤），化学武器播撒装置或八枚RS-82火箭弹 I-200的第四架原型机是第一架实施了上述所有改造的飞机，并成了米格-3的生产原型。该机在1940年10月进行了首次试飞，随即被转交给苏联空军由军方进行下一步测试工作。 在试飞中，航空工业人民委员会（NKAP）宣布该机将在三家飞机厂同时投产，预期到1941年可以生产3600架。
第一架米格-3在1940年12月20日走下了生产线。到1941年3月，米格-3的日产量已经达到了10架飞机。该机加入现役后很快就击落了两架德国人的Ju 86侦察机，而此时德国和苏联间还没有正式宣战。
当巴巴罗萨行动展开时，苏联空军手中已经有了1200架米格-3枕戈待旦。
由于重量的增加，最初的米格-3在性能上甚至不如早期的米格-1，燃料的消耗量也因为试飞时的高度问题而比原先估计的更大。为了证明该机的航程可以达到1000公里，米高扬和格列维奇不得不安排原型机又做了两次试飞。
然而，米格-3还面临着更多的问题。由于油压不足，该机在高空的性能不足，而试飞人员的不良操作习惯也导致了一些其他问题。为了完善该机，设计人员很快为其换上了新的燃料泵和滑油泵，并为该机的飞行员提供了更好的训练课程以帮助他们熟悉米格-3的操作。
为了替换AM-37引擎，设计人员做了好几种尝试。改装后的飞机被称为米格-7，但并没有投入批量生产。从1942年春天开始，米格-3逐步撤出了一线战斗航空团，被转用于防空部队。最后一次拯救米格-3的努力是为其换上了在La-5战斗机上极其成功的ASh 82气冷发动机。改装后的飞机被赋予了I-210和I-211两个编号，并在试飞中取得了不错的成绩。空军曾一度考虑将该机以米格-9为名投入大批量生产，但由于性能接近的La-5已经形成了生产规模而作罢。一些米格-9的机体甚至试验性的装上了美国普拉特.惠特尼公司的R-2800-63发动机。
