В процессе серийного производства конструкция МиГ-19С постепенно модернизировалась. На машинах ранних серий пушки НР-30 не имели дульных тормозов, которые стали ставиться несколько позже. Также машины первых выпусков имели небольшую овальную усиливающую накладку в районе стволов пушек, которую на машинах позднего выпуска значительно увеличили. Позднее выяснили, что две небольших квадратных накладки на фюзеляже, одна выше, другая ниже ствола способны значительно уменьшить влияние пороховых газов, и от большой усиливающей накладки отказались. Как правило, эта накладка обычно имела более темный цвет, чем остальной фюзеляж.
На самолётах последних серий увеличили форкиль. Вместо одного воздухозаборника на правой стороне форкиля, на удлиненном варианте установили два.
Как только на Западе обнаружили поступление на вооружение новой модификации, ей был присвоен код Farmer С по классификации НАТО. Одной из первых за пределами Советского Союза получила на вооружение МиГ-19С 24-я Воздушная Армия, базировавшаяся в Германской Демократической Республике (ГДР, Восточная Германия). 10 марта 1964 года самолёт-разведчик RB-66 из 19-ой тактической разведывательной эскадрильи взлетел с базы во Франции, чтобы провести тренировочный полёт над территорией Западной Германии. Несмотря на указания службы управления воздушным движением, самолёт не сменил курса и в 15:01 местного времени вошел в воздушное пространство ГДР. Поднятые на перехват МиГ-19С 24-й Воздушной Армии после нескольких предупредительных выстрелов, открыли огонь на поражение и сбили американский самолёт над Гарделегеном. Экипаж RB-66 в составе капитана Дэвида И. Холланда (пилот) и лейтенанта Гарольда В. Уэлча (штурман) воспользовался парашютами и попали в плен к немцам, которые позже передали их советским властям. Этот инцидент был очень серьёзно воспринят в Белом доме и вечером того же дня президент Джонсон лично обсуждал сложившуюся ситуацию с госсекретарем и помощником по национальной безопасности. После ряда переговоров с советскими властями экипаж RB-66 был освобожден.
МиГ-19С раннего выпуска были вооружены 30-мм пушками НР-30, не имевшими дульных тормозов и несли небольшую усиливающую панель на борту фюзеляжа. Бортовой номер «30 синий» с тонкой черной окантовкой изрядно потерся.
Более, чем 75% из 2500 построенных на двух государственных авиазаводах МиГ-19 относились к модификации С. Серийное производство завершилось в конце 1957 года, несколько раньше, чем планировало МАП. Это было связано с поступлением на вооружение МиГ-21 (Fishbed по классификации НАТО) и органическими недостатками МиГ-19, которые невозможно было исправить. Поэтому ГАЗ-21 в Горьком переключился на выпуск МиГ-21, и ГАЗ-153 в Новосибирске - на производство истребителей Су-9. Постоянной проблемой всех модификаций МиГ-19 был перегрев силовой установки, вызванный близким расположением двигателей РД-9Б. На протяжении всего периода эксплуатации МиГ-19 много самолётов было потеряно из-за пожара силовой установки. Пилотам запрещалось использовать двигатели на полной тяге или форсаже больше времени, чем это оговаривалось в руководстве по лётной эксплуатации. Нарушение этого правила легко приводило к фатальным последствиям. Ещё одну проблему представляла гидросистема самолёта. При полёте на полном форсаже гидравлические трубы между маслобаками и двигателями РД-9Б начинали тереться об обшивку фюзеляжа. Согласно руководству по эксплуатации эти трубы полагалось менять каждые два года, но из-за хронического дефицита запасных частей этой процедурой зачастую пренебрегали. В результате, после определенного полёта, происходило усталостное разрушение, и вытекающая из гидросистемы жидкость вызывала пожар или взрыв, что практически всегда приводило к потере самолёта.
Топливные баки тоже служили источником неприятностей. При длительной эксплуатации резиновый протектор разрушался, что приводило к утечке топлива, которое скапливалось под двигательным отсеком. Техникам предписывалось проверять хвостовой отсек на предмет подтёков. Если этого по каким-либо причинам не делалось, то в полете лужица топлива начинала испаряться и газовоздушная смесь могла взорваться Обычно эта проблема решалась заменой штатных баков на изготовленные в местных мастерских.