Компромиссом было бы поставить на самолет радиальный двигатель большой мощности, хотя это и потребовало бы значительных изменений в конструкции самолета. И такой двигатель в распоряжении конструкторов имелся. Это был 14-цилиндровый мотор М-82 типа «двойная звезда», спроектированный по образцу американского мотора Wright Cyclone 14 («Double Row Cyclone»). Стартовая мощность М-82 составляла 1700 л.с., а рабочая мощность в зависимости от высоты равнялась 1330-1540 л.с.
Серийный выпуск двигателя М-82 наладили на заводе № 19. Днем начала выпуска стал 13 мая 1941 года. Решение о выпуске двигателя принял СНК (приказ № 1238-517 от 9 мая и № 1246-520 от 10 мая) и НКАП (№ 438). Одновременно с началом выпуска двигателя М-82 главным конструкторам бюро, занимавшихся истребителями: Микояну, Поликарпову, Сухому и Яковлеву - поручили приспособить свои самолеты к М-82. Возникла парадоксальная ситуация: в условиях, когда обычным делом было отсутствие мощного двигателя, появился мощный двигатель, под который отсутствовал подходящий самолет.
МиГ-3 с двигателем М-82 следовало подготовить к 1 июля 1941 года. Первый двигатель передали в ОКБ-155 18 мая. Разработку документации завершили к середине июня, после чего сразу приступили к строительству прототипа. МиГ-3 с двигателем М-82 получил заводское обозначение МиГ-9 и армейское обозначение И-210. Кроме того, на заводе этот самолет называли «проект ИХ» или «изделие 65».
Переделка самолета под радиальный двигатель фактически означала проектирование нового фюзеляжа, а на это не было времени. Поэтому пришлось остановиться на компромиссном варианте. Переднюю часть фюзеляжа расширили, а переход к хвостовой части облагородили фанерными обтекателями. Одновременно фюзеляж подняли относительно крыла на 100 мм. Изменение сечения фюзеляжа и его расположения относительно крыла привели к тому, что пришлось полностью изменить профиль перехода фюзеляж-крыло. С другой стороны, прототип с самого начала имел предкрылки. Киль срезали сверху, заняв освободившееся место компенсатором руля направления.
Двигатель М-82 получил четырехстворчатый кожух типа NACA. Выхлопные газы отводились через два коллектора по бокам фюзеляжа. Под капотом находился туннель с двумя маслорадиаторами ВМС-8. Планировалось установить винт АВ-5-127А диаметром 3 м.
Топливо помещалось в четырех самогерметизирующихся баках общей емкостью 488 л.
Расчеты показывали, что с новым двигателем самолет сохранит прежние скоростные характеристики, при этом ожидалось улучшение скороподъемности. Предполагалось, что на высоте 6500 м самолет разовьет 630 км/ч, а у земли скорость будет меньше на 100 км/ч. Высоту 5000 м самолет должен был набирать за 4,9 мин, что считалось отличным результатом. В проекте все выглядело весьма неплохо.
Вооружение самолета по проекту состояло из трех синхронизированных пулеметов УБС калибра 12,7 мм с боекомплектом 200 выстрелов на ствол, и двух синхронизированных пулеметов ШКАС калибра 7,62 мм с боекомплектом 650 выстрелов на ствол.
Первый прототип МиГа-9 № 6501 закончили к лету. Заводские испытания планировалось проводить на аэродроме НИИ ВВС. Первый полет состоялся 23 июля, пилотировал самолет Н.И. Марцелюк. Спустя месяц, а точнее 25 августа, начались испытания второго прототипа № 6502. Пилотом самолета был А.П. Якимов. Одновременно с испытаниями шла подготовка выпуска предсерийной партии. В ходе испытаний с обоих прототипов сняли оба ШКАСа.
Самолет со снятыми консолями крыльев ожидает эвакуации.
Поскольку расчетные характеристики МиГ-9 на низких высотах (а боевые действия велись именно на этих высотах) значительно превосходили характеристики МиГа-3, авиация настоятельно требовала быстрее завершить заводские испытания и перейти к испытаниям государственным. Однако результаты заводских испытаний оказались неутешительными. На высоте 5000 м самолет едва развивал 540 км/ч. Причин такой ситуации было две. Во-первых, у М-82 были недоработанные карбюраторы, которые не позволяли мотору развить паспортную мощность, кроме того, на самолеты установили винты АВ-5Л-156 вместо проектных АВ-5-127А. Во-вторых, герметичность кожуха двигателя была недостаточна, и двигатель вызывал значительное аэродинамическое сопротивление.
В НКАП начали нервничать, и 11 сентября приказом № 925 начальнику ЦАГИ С.Н. Шишкину поручили к 15 сентября подобрать для самолета подходящий винт, а также дать теоретическое обоснование характеристик истребителей и бомбардировщиков с двигателями М-82. Одновременно, к 25 сентября следовало представить более удачный вариант капота. Мотор М-82 планировалось поставить не только на МиГ, но и на ЛаГГ и Як. Сроком окончания работ над самолетом определили 20 октября.