Удлинение капота было очень серьезным изменением. Использовавшиеся до той поры замки типа «джус» оказались сложными и ненадежными. Поэтому их заменили замками, скопированными с Bf-109. Новые замки капота появились, начиная с самолета № 2554 4-й производственной серии. Новую крышку капота ввели на самолетах 16-й серии. Одновременно на воздухозаборнике наддува установили створку, автоматически открывающуюся и закрывающуюся в зависимости от положения шасси. Это защищало наддув от попадания песка и травы при взлете и посадке.
Изменилась и конструкция фонаря кабины. Ширина подвижной части фонаря стала чуть меньше, поставили бронестекло. Новый фонарь также встречался на самолетах более ранних серий, без предкрылков и с коротким капотом. Возможно, новый фонарь поставили на них в ходе ремонта.
Киль слегка развернули налево для компенсации крутящего момента винта. Рули остались прежние, зато увеличили площадь горизонтального стабилизатора, сохранив его прежний размах. Первоначальная пропорция площади руля высоты к площади стабилизатора составляла 46:54%, на новом стабилизаторе это соотношение изменилось до 37:63%. Компенсацию элеронов увеличили до 26%.
Все эти изменения улучшили пилотажные характеристики самолета, а также, что еще более важно, заметно повысили его живучесть.
В августе предприняли еще одну попытку радикально модернизировать самолет. В ЦАГИ на серийном самолете (№ 2186 ?) установили новые консоли крыла трапециевидной площади с увеличенными закрылками. Эта мера позволила бы уменьшить посадочную скорость на 4-5 км/ч (вероятно, это уменьшение лежит в пределах погрешности измерений). Но внедрение выпуска новых консолей потребовало бы полной переналадки производства, что в условиях войны было недопустимо.
На этом же самолете позднее испытывалось убирающееся лыжное шасси. В сложенном виде лыжи прижимались к центроплану. О том, ставилось ли такое шасси на серийные самолеты, нет данных. Зато известно, что МиГи-3 оснащались сбрасываемыми лыжами конструкции A.M. Тетерякова. Колеса самолета ставились в прорези лыж, которые оставались на земле после отрыва.
Поскольку эффективность вооружения МиГа-3 оказалась недостаточной, предпринимались попытки увеличить мощность залпа без серьезных изменений в конструкции самолета. Приказом НКАП № 752 от 27 июля 1941 года завод № 1 обязывался оснащать МиГ-3 двумя пулеметами БС и одним ШКАСом. Было подготовлено три варианта решения этой задачи. В первом варианте, точно соответствующем приказу, было исполнено три машины. В одном экземпляре построили самолет, вооруженный парой БСов и парой ШКАСов, а также самолет, вооруженный только парой БСов. Одновременно боекомплект увеличили с 300 до 700 выстрелов на ствол.
С 20 сентября 1941 года, начиная с самолета № 151 27-й производственной серии, ставили только пару БСов. Всего успели выпустить 1976 трехточечных самолетов, 821 пятиточечный и 315 двухточечных, в том числе 251 с пусковыми установками для неуправляемых ракет.
23 сентября приказом ГКО № 708 предписывалось шире использовать на самолетах ракетное оружие. Уже на следующий день появился приказ НКАП № 1009, обязывающий с 5 октября завод № 1 ежедневно выпускать не менее шести самолетов с направляющими для ракет. Дополнительно направляющие установили на пару самолетов прежних серий.
Батарея 3 РОБ-82 состояла из двух держателей, на которых подвешивали ракеты. Использовали ракеты РО-82 с трубчатыми направляющими или упрощенные ракеты УРО-82. Иногда ставили старые направляющие 2 РОБ-82 для двух ракет.
В боевых частях направляющие ставили и на МиГи-3 ранних серий. Кроме ракет, крепление направляющих позволяло ставить подвесные топливные баки емкостью 80 литров. Самолет мог нести ракеты разных типов: РО-82, РО-82М, УРО-82, ЗРО-82, РО-132, РО-132М и ряд экспериментальных моделей. Позднее самолеты также несли ракеты М-8.
Так как пусковые установки уменьшали скорость самолета на 10 км/ч, а с ракетами скорость падала на 15 км/ч, то 10 мая НКАП приказал с 12 мая снять направляющие со всех самолетов. В отношении И-200 данное решение было вполне оправданным, так как точность стрельбы ракетами с этого самолета была минимальной.
Последней попыткой усилить стрелковое вооружение самолета была установка пушек. Проанализировав доступные типы 20 и 23-мм пушек, конструкторы остановились на пушке ШВАК, которая была хорошо освоена промышленностью и выпускалась в массовом количестве. Но после начала войны от попыток поставить на самолет пушку пришлось полностью отказаться.