Опытный истребитель МиГ-3 М-82А (МиГ-9) во время испытаний. Осень 1941 г.
Во второй половине следующего дня м-р Мурга повел 8 МиГ-3 на прикрытие войск. Над деревней Погорелое Городище были обнаружены до 30 Ju 88 под прикрытием четырех групп Bf 109. «МиГи» атаковали в лоб, разошлись на большой скорости с первой четверкой немецких истребителей и прорвались к бомбардировщикам. Пытаясь уклониться, один Ju 88 столкнулся с соседним бомбардировщиком, и оба рухнули на землю. Строй ударной группы нарушился. Мурга дал команду разделиться. Одна часть его группы связала боем истребители, другая занялась «Юнкерсами». Сам Мурга не гонялся за добычей, а вел наблюдение за ходом боя и вовремя давал команды подчиненным, которые четко их выполняли. Огонь летчики старались вести короткими очередями с минимальных дистанций и в результате заявили о сбитии еще девяти Ju 88. Очевидно, в тот день им попались бомбардировщики эскадры KG 3. Ее документы не подтверждают потерю одиннадцати машин 4 августа, но Ржев дорого обошелся этому соединению. Из 79 «Юнкерсов» к концу месяца безвозвратные боевые потери составили 34 самолета, еще 19 потребовалось отправить в тыловые мастерские, а 18 прошли ремонт в полевых условиях.
Правильная тактика позволяла даже на потрепанных МиГ-3, изношенные моторы которых часто недодавали мощности, успешно вести бои и с бомбардировщиками, и с истребителями противника. Имея запас высоты, можно было быстро разогнаться, захватить инициативу на начальной стадии боя и не дать врагу использовать преимущества Bf 109F/G в установившихся маневрах и скорости. Так, у Ржева 22 августа четверка МиГ-3 к-на Винокурова из 122-го ИАП атаковала 18 Ju 88, которых сопровождали два десятка Bf 109. Атака с ходу на максимальной скорости позволила прорваться к бомбардировщикам, сорвать их выход на цель, сбить 4 «Юнкерса», а затем дать бой истребителям. Враг хоть и обладал значительным численным превосходством, но не смог правильно построить бой и потерял не менее двух «мессеров», еще один был поврежден. Убедившись, что Ju 88 повернули восвояси, «МиГи» использовали свой излюбленный прием – вышли из боя со снижением, зная, что догнать их никто не сможет.
Высотность самолета удавалось использовать реже. Тем не менее, 3 июня 1942 г. именно МиГ-3 у Липецка «достал» шедший на высоте 7500 м разведчик Ju 88D из эскадрильи 3(F)/10.
Опытный высотный истребитель И-231 с мотором АМ-39. Куйбышев, 1943 г.
Обслуживание МиГ-3 М-82А во время войсковых испытаний, Калининский фронт, 1942 г.
За 1942 г. было потеряно 326 «МиГов». В то время началось перевооружение фронтовых полков на Як-7, Як-9, Ла-5 и лендлизовские истребители. МиГ-3 передавались в полки ПВО, формирование которых продолжалось. Среди них был вооруженный И-16 и «МиГами» 960-й ИАП, вошедший в состав 6-го ИАК ПВО в сентябре 1942 г. В полку служили испанские летчики-доброволыды из числа эмигрировавших республиканцев, в т.ч. В. Бельтран и Ф. Мероньо, которые стали асами в небе Великой Отечественной. Передаваемые в ПВО «МиГи» полагалось доукомплектовывать радиостанциями, а на некоторых даже ставили английские ответчики IFF системы «свой-чужой», которые позволяли идентифицировать самолет на индикаторе наземной РЛС. Но в то время в СССР еще не была сформирована система управления группировкой ПВО, и эти приборы обычно оставались бесполезным грузом. В то же время не хватало радиополукомпасов, а ведь самолетам противовоздушной обороны часто приходилось летать ночью в условиях, когда все объекты на земле были затемнены.
В 1943 г. МиГ-3 уже не играли существенной роли ни в ВВС, ни в морской авиации. В ПВО они еще оставались, но износ существенно снижал их боевую ценность. Их пытались применять против одиночных высотных разведчиков Ju 86P/R, но безуспешно. На фронте же высотные качества самолета, которые и Поликарпов, и Микоян с Гуревичем считали главным достоинством этого истребителя, применить так и не удалось. Там пришлось подстраиваться под тактику штурмовой и фронтовой бомбардировочной авиации, действовавшей на малых и средних высотах, где гораздо лучше показали себя истребители Яковлева. Поэтому боевая карьера МиГ-3 оказалась яркой, но краткой, и решение снять его с производства было вполне оправданным.
Микоян и Гуревич прекрасно видели недостатки своего МиГ-3 и еще перед войной спроектировали модификацию под мотор воздушного охлаждения. Опытный МиГ-3 М-82А (он также именовался МиГ-9) вышел на летные испытания в декабре 1941 г. Чтобы одновременно улучшить маневренность истребителя, снизить его металлоемкость и себестоимость, а также усилить огневую мощь, был сделан МиГ-ЗУ (И-230) с двумя синхронными 20-мм пушками ШВАК. Его летные испытания прошли в августе 1942 г. Была построена войсковая серия в 5 экземпляров, а в 1943 г. сделали один опытный И-231, аналогичный И-230, но с высотным мотором АМ-39. Но все эти варианты в серию так и не пошли.