Первой модификацией МиГ-9 стал учебно-тренировочный истребитель И-301Т («ФТ-1»), отличавшийся двухместной кабиной и уменьшенным на треть запасом горючего, поскольку кресло инструктора разместили вместо одного из топливных баков, за курсантом.
Первый полет на учебной модификации выполнил М.Л. Галлай 7 июня 1947 года и в августе «ФТ» передали на государственные испытания, но они продолжались недолго. Из-за плохого обзора из задней кабины самолет испытания не выдержал.
На доработанной машине ФТ-2, имевшей еще одно обозначение МиГ-11, улучшили обзор из кабины инструктора, установили фотопулемет С-13, подвесные баки на концах крыла, вмещавшие 260 литров горючего, и воздушные тормоза. После доработок ФТ-2 полегчал на 124 кг, но из-за дополнительных баков взлетный вес машины возрос почти на столько же. 25 августа 1947 года на самолете был выполнен первый полет. В том же месяца самолет передали на повторные государственные испытания, проходившие с 4 сентября по 17 ноября (ведущие инженер М.Ф. Розанов и летчик-испытатель В.Г. Иванов).
Летчик-испытатель А. Н. Гринчик
Существенным недостатком УТИМиГ-9 посчитали компоновку передней кабины. В частности, отмечалось чрезмерно далекое расположение сиденье летчика от приборной доски, педалей и ручки управления самолетом. В то же время указывалось, что самолет достаточно устойчив в продольном и боковом отношении во всем диапазоне скоростей полета, как на режиме планирования, так и на режиме полного газа. Радиус и время виража на высоте 1000 метров были соответственно 600 метров и 26–28 секунд. Боевой разворот, начинавшийся на высоте 1000 метров и скорости 680–760 км/ч, завершался на 1900–2000 метрах. На основании январского 1948 года постановления правительства спарку стали именовать УТИ МиГ-9. Но это еще не означало, что самолет готов для эксплуатации в строевых частях и учебно-тренировочных центрах. Лишь после завершающего этапа государственных испытаний, проходивших с 28 апреля по 10 мая 1948 года, машину рекомендовали к серийному производству. Но две построенных спарки так и остались в разряде опытных, хотя правительство решением от 16 мая 1947 года обязало завод № 1 начать серийное производство УТИ МиГ-9.
Впоследствии на ФТ-2 испытывали первое отечественное катапультируемое кресло пилота, разработанное в ОКБ-155 по немецкому образцу. Его чертежи передали на завод № 1 в феврале 1947 г. Это была инициативная разработка ОКБ, так как технические требования к катапультируемому креслу ВВС не предъявили. Кресло смонтировали на обеих опытных спарках, но в НИИ ВВС передали машину ФТ-2, из которой в сентябре 1947 года парашютисты испытатели А.В. Быстров и Н.Я. Гладков выполнили несколько удачных катапультирований.
При разработке новых модификаций самолета продолжались поиски путей устранения влияния пороховых газов на работу двигателей. На самолете И-302 («ФП») центральную пушку перенесли на левый борт фюзеляжа. Все три орудия при этом снабдили глушителями, но эффекта это не дало. Проблема же борьбы с помпажными явлениями, связанными с попаданием пороховых газов, а впоследствии и ракет, в двигатели, остается актуальной и сегодня.
В сентябре 1947 года летчик-испытатель И.Т. Иващенко выполнил первый полет на самолете И-307 («ФФ»). Главным отличием очередной модификации были двигатели БМВ-003 с форсажными камерами, разработанными под руководством Г. Лозино-Лозинского и позволявшие кратковременно увеличивать тягу каждого двигателя до 1050 кгс.
Как показали летные испытания, завершившиеся в январе 1948 года, повышение тяговооруженности самолета благоприятно сказалось на его характеристиках. Скорость возросла до 930 км/ч, а скороподъемность – у земли до 24 м/с, время набора высоты 5000 м сократилось с 4 до 3,9 минут. Все это при практически неизменной дальности полета.
Наиболее глубокой модификацией стал самолет И-308 («ФР»), подготовленный к серийному производству и имевший еще одно обозначение – МиГ-9М. На самолете установили воздушные тормоза, герметичную кабину вентиляционного типа, катапультное кресло и систему аварийного сброса фонаря кабины пилота, изменили электросхему запуска двигателей. Вооружение включало три орудия НС-23, смещенных назад на 600–700 мм от среза воздухозаборника двигателя. Первый полет на «ФР» выполнил летчик-испытатель ОКБ В.Н. Юганов в июле 1947 г.
Более мощные двигатели РД-21 ОКБ Д.Колосова в сочетании с улучшенной аэродинамикой позволили увеличить скорость полета до 965 км/ч, а скороподъемность у земли – до 28 м/с. Время набора высоты 5000 метров сократилось до 3,5 минуты. Практический потолок по расчетам достигал 14 км. Дополнительный топливный бак, установленный перед приборной доской летчика позволил сохранить дальность полета на уровне серийных машин.