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.
Заводские испытания МиГ-9М, завершившиеся 26 апреля 1948 года прошли удовлетворительно, но государственные (ведущий летчик-испытатель В.Г. Иванов) он не выдержал. Причин было несколько. Среди них – низкое качество гермокабины, самопроизвольное выключение двигателей при залповой стрельбе из всех орудий, установка которых была недостаточно отработана, с большим трудом открывался фонарь кабины летчика, а замок выпущенного положения основных опор шасси не обеспечивал их надежную фиксацию, да и сама концепция самолета морально устарела. Правда, работа над двигателями РД-21 не пропала даром, поскольку они устанавливались на некоторых серийных машинах «ФС».
Был построен, но не испытывался самолет И-305 «ФЛ» с двигателем ТР-1А Архипа Люльки. Установка этого ТРД позволяла облегчить самолет до 4500 кг, что заметно улучшило бы его маневренность в горизонтальной и вертикальной плоскостях, снизило бы посадочную скорость на 15 км/ч. Не увидел свет и самолет «ФН» с двигателем РД-45.
И-308 («ФР») с двигателями РД-21 так и остался в опытном экземпляре
В 1949 году ОКБ-155 предписывалось доработать механизацию крыла истребителя (увеличить угол отклонения закрылков) чтобы облегчить заход на посадку и сократить разбег на 200 метров.
Согласно приказу МАП от 14 августа 1948 года Микояну надлежало разработать и к 1 июля 1949 года построить на заводе № 155 летающую лабораторию СДК-9А, предназначенную для испытаний системы наведения фронтовой крылатой ракеты ФКР-1, созданной на базе авиационной «Комета». Одновременно ОКБ-155 предписывалось разработать к 1 декабря эскизный проект самолета-снаряда «Комета» и проработать вопрос об использовании в качестве авиаматки самолетов Ту-2, Ту-14 и Ту-4.
С МиГ-9 сняли вооружения, в районе «редана» расположили кабину экспериментатора, расположив его спиной по полету, а в носовой части и на киле – антенны аппаратуры наведения ракеты на цель. Полеты летающей лаборатории, оснащенной автопилотом АП-24, начались в июне 1949 года и продолжались около четырех лет.
В 1946 году, одновременно с постройкой опытной машины, на заводе № 1 развернулась подготовка к его массовому производству. Серийные машины, получившие в ОКБ обозначение «ФС» (И-301), укомплектованные двигателями РД-20А2 с ресурсом 50 часов, внешне практически не отличались от опытных, разве что небольшими форкилями.
За годы серийной постройки было выпущено