升级型号

直到1943年米格-3总共才生产出了3322架，通过换装发动机，改进武器系统，米格-3有众多的改进型，其中比较突出的是：米格-3AM-38、米格-3M-82（又称为米格-9）、I-211E（又称为米格-9E）、I-230（米格-3U）等等

米格-3AM-38

整个1941年秋季，米格设计局都在忙于为米格-3战斗机更换新的发动机，8月初，米格局为米格-3安装了一台克里莫夫AM-38发动机，这种发动机功率有所提高，但是低空性能却下降了。更换发动机后的米格-3被命名为米格-3AM-38，该机空重3,325千克，略大于安装AM-35A发动机的米格-3，在试飞中米格-3AM-38最大海平面速度为514千米/小时，高空最大速度为582千米/小时。其后在米高扬的建议下，设计人员有对该机进行了一些细节修改，修改后的米格-3AM-38战斗机的高空和海平面最大速度都有所提高，其中后者达到547千米/小时，这一速度不但超过当时苏军装备的所有型号的战斗机，而且超过了当时德军最快的Bf109F2和Bf109F4战斗机。
与米格-3AM-35A的后期型号相比，米格-3AM-38的低空爬升率与其相当，但是高空爬升率却下降了很多，因此该机爬升到5,000米高度需要耗时8分钟。由于AM-38发动机功率比AM-35A提升400马力，但却保留了后者的散热器，因此造成了该发动机温度显著升高。8月12日，试飞员A·科柴科特科夫在驾机完成试飞后认为，必须要对该机进行一系列改进，否则将无法达到设计要求。于是米格-3AM-38的发展就此停止。

米格-3M-82（米格-9）

在进行综合考虑之后，米格设计局后来决定为米格-3更换先进的阿卡迪·施范特索夫M-82星形发动机。改装后的米格-3被重新命名为米格-3M-82或米格-9。在设计之初，设计局就将保持新机与米格-3的通用性作为设计主导方针之一，因此米格-3M-82保留了米格-3的起落架、外翼和尾翼，只是对机翼中间部分和机体作了微小的改动。米高扬认为这样将会大大简化飞机投入量产的时间。1941年8月23日，苏联空军科学研究院批准了米格-9的设计方案，尽管米格-9的低空性能略逊于米格-3AM-38，但是其爬升率和起落性能有了明显改善。米高扬还打算为该机加装两挺12.7毫米UBS机枪用于对地支援。这个建议很快引起了苏联军方的兴趣，因为尽管同样采用M-82发动机的苏-2短程轰炸机已经试飞，但是军方对其并不很满意。与此同时，M-82发动机已经通过了国家验收，并在莫罗托夫建立起了生产线。1941年底，在克服了设计局搬迁带来的巨大困难后，米格-9终于在古比雪夫投产，因为厂房尚未建成，生产不得不在露天进行。第一飞机厂在搬迁的过程中还生产出了27架米格-3，这样整个1941年，米格-3的产量达到了4,100架。1941年12月23日，第一飞机厂接到了斯大林签署的命令，该命令要求立即停止米格机的生产，全力生产前线急需的伊尔-2攻击机，米格-3M-82的发展画上了句号。

I-211E（米格-9E）

在小批量生产了5架米格-3M-82后，1943年米格局又造出一架安装了改进型发动机的新飞机，并将其命名为I-211，又称为E型机。该机的机体外形作了修改以使其更加流线形，飞机座舱位置也向后稍作移动，散热器进气道移到了飞机两侧翼根处，垂尾形状也作了改动并且水平尾翼位置提高，机翼中间部位安装了两挺ShVAK机炮。试飞数据表明该机性能相当出色，其高空最大速度为670千米/小时，爬升到5,000米高度仅需4分钟。但是该机最终还是在安装ASh-82FN（M-82发动机在1943年被重新命名为ASh-82，ASh为其设计师阿卡迪·施范特索夫的字母缩写）的拉-5FN面前败下阵来，后者则很快在前线证明了自己的价值。

I-230（D）（米格-3U）

在一段时间之内，采用各种不同发动机的米格-3改型原型机处在平行发展的阶段，与此同时安装AM-35A发动机的米格-3也在不断的进行改进。1942年，米高扬设计局推出了代号“D型机”的I-230战斗机，该机在设计当中汲取了前线米格-3飞行员和维修人员的建议，其机身结构与米格-3基本相同，便于利用米格-3生产线进行大规模生产。战争头几个月的空战经验表明，米格-3装备的机枪火力不足，因此米高扬在I-230的机头上方安装了两门备弹370发的ShVAK20毫米机炮。该机取消了焊接衍架，机体结构为全木质，机翼中部和尾翼蒙皮分别采用了三层和两层1毫米厚的胶合板，使得生产工艺大大简化。I-230在发动机与座舱之间的位置安装了一个由特殊的防火复合板制成的密封油箱。根据飞行员的建议，I-230的座舱也作了相应的改动。比如为了改善座舱的可视区域，设计师将传统的控制杆与制动杆、火控开关等整合到了一起。

由于AM-35A发动机已经停产，I-230采用了一种在AM-38F基础上改进的发动机，但是在设计文件中该发动机仍被称为AM-35A。I-230采用了直径3.2米的AV-5L-126A螺旋桨。第一架I-230的原型机于1943年7月首飞，最初被称为米格-3改，后来被命名为米格-3U。试飞工作由苏联空军科学研究院资深试飞员科姆亚科夫主持，在试飞中米格-3U海平面最大速度达到了505千米/小时，短时间冲刺速度可达526千米/小时，其高空最大速度为656千米/小时，超过了米格-3标准型近40千米/小时。该机爬升到5,000米高度耗时6.2分钟，比米格-3标准型减少了近一分钟，其实用升限也达到12,600米，比后者提高了700米。尽管该机的各项指标比米格-3标准型有了明显提高，但是试飞员还是指出该机存在不少缺陷，其中包括该机降落时不易操纵，对没有经验的飞行员来说相当危险。经过对该机性能的综合评估后，苏联空军科学研究院决定暂不批准量产该机的建议。尽管如此，米高扬设计局还是设法在第155飞机厂又生产了另外5架米格-3U原型机。1943年8月，第1、3、4、6架原型机交付负责保卫莫斯科的第12近卫战斗机团试用。尽管该机存在不少缺陷，但是其性能还是在战斗中获得了肯定，然而该机最终仍然未能投入批量生产，米高扬设计局又展开了研制一种新型高空战斗机的工作。

I-231（2D）

1943年9月米高扬设计局开始研制安装新型AM-39A发动机的I-231，额定功率1,700/1,800马力。I-231的代号“2D”，此时使用相同发动机的一种全新高空战斗机也在研制中，这就是I-220，代号“A”。I-220比MiG-3外形大得多，I-231只是I-220万一研制失败时的后备方案。1943年10月19日I-231原型机首飞，试飞员V.M.萨乌金。11月5日的一次试飞中，由于严重的增压器故障迫使飞行员在诺金斯克机场紧急着陆，飞机毫发无伤，试飞员萨乌金因优秀表现获颁红星奖章。11月23日更换了发动机后，试飞恢复。I-231在7,100米高度飞出了707公里/小时的极速，爬升到5,000米高度耗时4.5分。这是差不多是当时苏联螺旋桨战斗机能达到的极限速度了。

随后原型机转交给苏联空军科学研究院进一步试飞，在进行了一些包括改用AV-5L-126E螺旋桨的细微改动后，飞机重量减轻了25.3千克。但在一次试飞中襟翼无法放下，导致着陆速度过高，飞机冲出跑道翻覆。损坏的飞机回到米高扬设计局维修，5月12日交给苏联空军科学研究院。但是在后面的试飞中发动机又报废了，在等待新AM-39发动机的过程中传来了由于严重的可靠性问题，AM-39发动机下马的消息，于是I-231也就到此为止了。

I-231是MIG-3家族的最后成员，是更具创新性的高空战斗机系列：“A型机”的后备方案（由I-220/221/222/223/224/225等型号组成）。后者在1943~1945年间研制，但由于喷气时代的来临，“A型机”也未投入使用。