Многобројни проблеми уочени код авиона МиГ-1 су морали бити отклоњени. Нестабилност, мали долет, слабо наоружање и други су рјешавани са аеродинамичким побољшањима, повећањем угла нагнутости крила према горе (дихедрал), повећањем количине горива, и појачањем наоружања и оклопне заштите. Први лет тако побољшаног прототипа авиона МиГ-3 је изведен крајем 1940. Авион је ушао у серијску производњу 20. децембра 1940.
Због престанка производње мотора Микулин АМ-35 1942. године, авиони МиГ-3 су престали да се производе. Вршени су покушаји уградње других мотора, као Швецов АШ-82 звјездасти мотор у МиГ-3-82 (И-210) и МиГ-9 ("ИХ") са мотором М-82А[1]. Касније је направљен побољшани И-211, а затим и МиГ-3У опет са мотором Микулин. Ниједан није ушао у производњу.
Произведено је укупно 3422 авиона МиГ-1 и МиГ-3, од тога око 3300 МиГ-3.
У борби
У вријеме почетка Операције Барбароса, око 1200 авиона је било испоручено из фабрике.
Авион се показао добро на висинама преко 5000 метара. Међутим, како се већина ваздушних борби на Источном фронту водила на мањим висинама, његове предности нису могле доћи до изражаја. Понекад су кориштени чак и за нападе на јединице на земљи, гдје су се лоше показали. Авиони су кориштени и за извиђање, гдје је њихова велика брзина била врло корисна.
Шавров, В. Б. (2002). История конструкциий самолетов в СССР 1938-1950 гг. (на језику: (језик: руски)). Москва: Машиностроение. ISBN978-5-217-03103-0.CS1 одржавање: Непрепознат језик (веза)
Simons, David; Withington, Thomas. Die Geschichte der Fligerei (на језику: (језик: немачки)). Bath: Parragon Books Ltd. ISBN978-1-4054-8950-8.CS1 одржавање: Непрепознат језик (веза)