Помимо создания истребителей, еще в 1947 г. ОКБ-155 приступило к разработке и созданию крылатых ракет (тема «Б»). Руководителем темы назначили М.И. Гуревича. В связи с возросшим объемом работ с апреля по декабрь 1953 г. для этого использовалась территория другого московского завода № 51, а затем этой тематикой занимались как на основной территории ОКБ-155, так и в подмосковной Дубне, на заводе № 256, где, в соответствии с приказом МАП от 31 октября 1953 г., был организован филиал ОКБ-155 во главе с Александром Березняком. Работы по тематике «Б» велись до середины 60-х гг., затем филиал ОКБ-155 был преобразован в самостоятельную организацию, ныне известную как ГосМКБ «Радуга». Под руководством Гуревича и Березняка созданы такие крылатые ракеты, как КС, К-10, Х-20, КСР-2, Х-22, КСР-5 и ряд других. Для обеспечения опытной отработки систем крылатых ракет в ОКБ-155 и на заводе № 256 было построено несколько их пилотируемых аналогов.
Разработка самолета, летающего на высоте 20 км со скоростью 3000 км/ч, началась в ОКБ Микояна и Гуревича в 1961 г.: постановлением правительства от 5 февраля 1962 г. ОКБ поручалась программа создания высотного сверхзвукового самолета Е-155 в вариантах перехватчика и разведчика, получившего позднее обозначение МиГ-25. ОКБ должно было разработать комплексы для перехвата всех типов воздушных целей, в особенности высотных сверхзвуковых самолетов, а также для ведения разведки с использованием превосходства в высоте и скорости. Для решения этой задачи предстояло создать конструкцию самолета, обеспечивающую преодоление теплового барьера и длительный полет на сверхзвуковой скорости.
Работы по созданию системы перехвата в ОКБ-155 проводились еще в конце 50-х гг., когда в рамках системы «Ураган» были разработаны опытные истребители-перехватчики И-3У, И-7У, И-75Ф, Е-150, Е-152 и др., а также управляемая ракета К-9 класса «воздух-воздух». Е-150 уже был способен достигать скорости 3000 км/ч, но длительно лететь с такой скоростью не мог
В процессе создания МиГ-25 было решено множество проблем, связанных с длительными полетами на скорости, почти в 3 раза превышающей скорость звука. В его конструкции нашли широкое применение сталь и другие жаропрочные материалы. В 1972 г. перехватчик МиГ-25П и разведчик МиГ-25РБ были приняты на вооружение, став первыми самолетами отечественной боевой авиации, способными летать со скоростью 3000 км/ч на высотах более 20 км. Их серийный выпуск продолжался в течение почти двух десятилетий (построено более 1100 экз.). МиГ-25 состояли на вооружении семи стран мира. Благодаря уникальным скоростным и высотным характеристикам на опытных самолетах МиГ-25 в период с 1965 по 1978 гг. было установлено 38 мировых авиационных рекордов скорости, высоты и скороподъемности, в т. ч. три абсолютных. Часть из этих рекордов не побита до сих пор!
МиГ-21УМ
МиГ-23МЛД
МиГ-25П
Другим направлением деятельности ОКБ А.И. Микояна в 60-е гг. (с 1966 г. ОКБ получило новое наименование — Московский машиностроительный завод «Зенит») стали работы по созданию фронтового истребителя следующего за МиГ-21 поколения. Он должен был обладать большей скоростью, увеличенной дальностью полета и способностью базироваться на аэродромах с ограниченной ВПП. Самолет необходимо было оснастить перспективной системой управления вооружением, обеспечивающей всеракурсный перехват воздушных целей в свободном пространстве и на фоне земли новыми ракетами средней дальности. Для ведения ближнего боя необходимым было применение ракет малой дальности и бортовой пушки. Работы по проектированию нового самолета, получившего название МиГ-23, привели к созданию в 1967 г.