7.62 毫米 ShKAS 机枪
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。
I-200 第一架原型机，MiG-3 的经典外形由此开创
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。
I-200 第二架原型机
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。
I-200 第三架原型机
根据国家验收试飞结果，设计局共发现了 112 处设计缺陷，并确定了下列重点改进项目： ·改进纵向和横向稳定性 ·加强对中部油箱的保护 ·由于飞机重量增加，更换新的缝翼和起落架 ·安装两挺可拆卸 7.62 毫米和一挺 12.7 毫米机枪 ·增加油箱容量是飞机航程达到 1,000 千米
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。
德军入侵苏联的“巴巴罗萨”行动中，大批未来得及起飞就被俘获的 MiG-1
米格-3
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。1941 年 3 月 13 日，米格-3 在试飞中涡轮增压器发生故障，飞行员 A·艾卡托夫丧生。4 月，又有两架米格-3 投入国家验收试飞。由于重量增加了 256 千克，米格-3 的爬升率、起落性能和机动性均比 I-200 略有降低。米格-3 海平面最大速度为 495 千米/小时，7,800 米高度时最大速度 640 千米/小时。由于发动机性能不理想，飞机航程只有 857 千米，未能达到设计要求的 1,000 千米。
米高扬对试飞结果很不满意，他与发动机总设计师亚历山大·米库林进行了协商，通过对发动机进行改进，飞机在随后的试飞中达到了 1,000 千米的航程。但是交付给战斗部队的米格-3 仍存在很多问题，工厂的技术人员不得不来到部队机场解决问题，并发现了飞机武器存在不协调的现象。为了找到一个替罪羊，设计人员将罪过推到了苏联空军科学研究院的头上，该院的几位专家因此而被解职，研究院主任亚历山大·菲林则被内务人民委员会逮捕后枪毙。菲林在苏联航空史上有着重要的地位，他是苏联第一位飞行员出身的设计师，并试飞过所有被送到苏联空军科学研究院的新型飞机。他还是一位在理论和实践方面研究螺旋现象的专家。此外他还和米哈伊·格罗莫夫、I·斯普林一起驾驶图波列夫 ANT-25RD 创造了持续飞行 75 小时的纪录。他在被逮捕时担任研究院领导还不到三年时间，他的死对苏联航空工业来说是一个巨大的悲剧。