60 年代初，在 E-6T-3 试验机上还 试装了前置平尾，在机头两侧装上了 小型全动式梯形平尾，从试验中获得 的稳定性、操纵性和起飞着陆性能数 据，为后来许多试验机的设计都提供 了帮助。
成批生产的米格-21F-13 具有一 个根本性弱点——飞机本身不能远距 发现目标。在执行截击任务时，需要 有地面的引导，或者，当目标较近时， 由飞行员自已目视 发现目标。机上的 SRD-5D 雷达测 距器和 ASP-5ND 自动瞄准具只能测 量目标距离，即确 定发射 R-3S（K-13）空空导弹的时 机。如果飞机装上多功能雷达，其作 战性能会大大提高，因此，米格-21F 一投产，设计局就开始设计新改型米 格-21P 截击型（E－7），机上装了苏-9 截击机采用的 UL-30T 雷达。
米格-21F 一投产，设计局就开始设计新改型米 格-21P 截击型（E－7），机上装了苏-9 截击机采用的 UL-30T 雷达
在米格机上这种雷达称为 RP-21，由于雷达天线较大，为此，飞机机头加粗。60 年代中期，已有三架米格-21P 试验机投入试飞。第一架 E-7-1 于 1958 年首飞上天，而第二架 E-7-2 则于 1960 年 1 月完成首飞。这种机 型的机炮去掉了，仅备两枚 K-13 空 空导弹。
E-7 仍采用 SK 型弹射座椅。机 上装了“大气-1”型指挥系统的“蓝天”型机载接收机，这样，飞机可借助机载 雷达在其作用范围内自动搜索目标， 也可由地面引导搜索目标、由于去掉 了机炮，尽管机头结构改变并新装设 备，飞机的起飞重量并未改变，飞机带 两枚 K-13 导弹，带 2,380 升燃油，其起 飞重量为 7,400 公斤。飞行性能没有 改变，但试飞中发现，其作战半径不 足，而且雷达的作用距离也不够。
设计师们设法增大载油量。还在 1961 年，为了用米格-21F-13 的第一架试验机 E-6T-1 创造世界飞行高度 纪录，飞机换装了推力更大的 R-11F2-300 发动机，机身腹部增装了液 体助推火箭 U-21，为此，把座舱管的 背鳍加大，内增装一个 170 升的燃油 箱。试飞之后，决定把新型发动机和 背鳍油箱两项技术用于米格-21P 的 改进型。这样，在 1962 年出现了装 R-11F2-300 发动机和 RP-21 雷达的新 型飞机米格-21PF（E7M），并于 8、9 两月完成了工厂试飞。
在 1962 年出现了装 R-11F2-300 发动机和 RP-21 雷达的新 型飞机米格-21PF
米格-21PF（亦称 96 号机）在试飞过程中作了一些改进。为了改善大速度时的方向稳定性，加大了腹鳍。另外，还将飞机的空速管移至进气口唇部，修改了座舱盖。
米格-21PF 完成试飞后便投入生产。从 1962 年底起，米格-21F-13 便从高尔基城工厂和莫斯科“劳动旗帜”工厂的生产线上撤下。米格-21PF 代替米格-21F-13 进人苏联空军和防空军服役。1964~1968 年生产了米格-21PF 的出口型，首先销往波兰和东德，随后销往华沙条约国的其他国家。
米格-21PF 截击机在批生产过程中进行了不断完善。前几批米格-21PF 型机和米格-21F 型机一样，垂尾狭长，随后其垂尾的面积加大，这又和米格-21F-13 飞机一样。
东德空军的早期型米格-21PF，垂尾较小
在米格-21PF 截击机上装了附面层吹除系统，为此，改装了 R-11FS-300 新型发动机，常有向附面层吹除系统供气的引气环。在发动机尾喷口上方，垂尾根部，增加了一流线型阻力伞舱，改称为米格-21PFS（又名 E-7SPS）。该型生产的时间不长，很快被垂尾面积大大增大的新型截击机所取代，后者代号为米格-21PFM，又称“77”号机，其出口型则称为米格-21FL。
带附面层吹除系统的米格-21PFS
在“77”号机生产多批之后，一种大大改进的“94”号机投产了。这种新机的特点是装上了 RP-21M 雷达，并从第 15 批开始，改用了新型应急离机装置，即用 KM-1 型弹射座椅取代了原来的 SK 型弹的座椅。为此，重新设计了飞机的座舱盖，座舱盖改为向飞行方向右侧开启，而前风挡改为固定式。在米格-21PFM（“94”号机）上，装上了“美人鸟-3M”警告雷达和 ASP-PF-21 光学瞄准具。由于机载设备部分改变，飞机座舱仪表板的布局也作了调整。腹部的两枚 2,500 千牛推力的 SPRD-99 固体加速火箭已成为飞机的制式装备。1967 年夏在多莫杰多派机场举行的航空节飞行表演上，众多观众有幸目睹了米格-21PFM 加速起飞的英姿。
捷克空军的米格-21PFM
“94”号机与“77”号机不同，它装备了华沙条约各国的空军，而“77”号机则专门提供给印度，作为改进的基础。印度获得米格-21 歼击机，揭开了印度空军的新纪元，因为这是印度飞机工厂生产的第一种非西方军用机，成为印度航空装备的新来源。
东德空军的一架米格-21PFM 火箭助推起飞
1963 年 1 月 15 日，第一批 6 架米格-21F-13 前线歼击机从敖德萨海港起运，两周后运抵孟买。印度空军第 28 联队是第一支装备米格-21 的部队。从 1962 年 10 月开始，8 名印度飞行员在吉尔吉斯接受了 3 个月的培训。
1964 年中，第二批 6 架米格-21 飞机又运到印度，其中有两架米格-21PF 截击机。由于米格-21F-12 型机航程短，瞄准目标困难，故印度飞行员的高度赞赏新型飞机，但由于未装航炮，它也受到指责。对新机的这一缺点苏联飞行员也持相同意见。一旦火箭弹出现故障或未命中目标，飞机就完全解除了武装。为此，设计师们在飞机腹下增装了 Gsh-23 毫米双管机炮吊舱，这是一种速射机炮，每分种可射 3,000 发炮弹。Gsh-23 航炮的齐射量是西方著名 30 毫米“火神”机炮的 3 倍，而两者的自重相等。
GP-9 机炮吊舱设计十分紧凑，从气动力角度来看外形十分融合，故它对飞机的飞行性能的实际影响很小。配上机炮、火箭和雷达后，米格-21 已实际成为颇具威胁力的制空歼击机，在印巴战争中．印度飞行员已证实了这一飞机的成功。