Когда немецкие войска были отброшены, в Москве началось восстановление авиационного производства. В соответствии с постановлением ГКО от 13 марта 1942 г., возглавляемый А.И. Микояном и М.И. Гуревичем ОКО завода №1 им. И.В. Сталина вместе с опытным цехом возвращался в Москву. На территории московского завода №480, куда в марте-апреле 1942-го реэвакуировался ОКО, был организован опытный завод №155 (ОКБ-155) во главе с директором и главным конструктором А.И. Микояном. Сюда же, на завод №155 (а на этой территории ОКБ пребывает и поныне), перевели Рембазу ВВС Западного фронта по истребителям МиГ-3, организованную на территории завода №1 после его эвакуации.
Деятельность ОКБ А.И. Микояна на новом месте началась в мае 1942 г. Основные силы были направлены на дальнейшее совершенствование истребителя МиГ-3, а также на создание на его базе истребителей с более высокими летно-тактическими данными. В период Великой Отечественной войны построили улучшенные модификации истребителя: И-230 с мотором АМ-35А, И-231 с АМ-39, И-211 с М-82Ф. Также были разработаны и испытаны истребители с более высокими летными характеристиками и мощным вооружением: И-220 и И-225, высотные перехватчики И-221, И-222 и И-224, модификация истребителя сопровождения ДИС-200 с моторами М-82. Кроме проведения опытных работ, силами завода в период 1942-1943 гг. выпущено 30 истребителей МиГ-3 и шесть улучшенных МиГ-3У.
Ближе к концу войны стало ясно, что силовая установка, состоящая из поршневого мотора и воздушного винта, подошла к пределу своих возможностей: назревала необходимость перехода на новые типы двигателей. 22 мая 1944 г. вышло постановление ГКО о развитии реактивной авиации. Ввиду отсутствия в нашей стране работоспособных турбореактивных двигателей одним из его результатов стало появление истребителя И-250 с комбинированной силовой установкой Э-30-20 (поршневой ВК-107Р плюс реактивный ВРДК с приводным компрессором), впервые взлетевшего в апреле 1945 г. Новый самолет Микояна и Гуревича, показавший скорость 820 км/ч, в 1946 г. изготовили малой серией на московском заводе №381. Однако применение комбинированной установки было лишь временной мерой, поскольку не вызывало сомнений, что будущее принадлежит самолетам с турбореактивными двигателями.