С запуском в серию нового фронтового истребителя МиГ-21Ф в ОКБ Микояна продолжились работы по улучшению характеристик и расширению боевых возможностей самолета. Одновременно в ОКБ велись работы по созданию "тяжелых" истребителей, рассчитанных на достижение больших скоростей с традиционной компоновкой: воздухозаборник - в носовой части, силовая установка - за кабиной летчика в хвосте. При этом в центральном конусе хорошо компоновалась РЛС.

Но с появлением более мощных станций, места в конусе для их размещения стало недостаточно. Кроме того, при скоростях свыше М=2.5 начинал сказываться аэродинамический нагрев и каналы воздухозаборников, расположенные внутри фюзеляжа, приводили к излишнему перегреву. Решение могло быть только одно: убрать воздухозаборник из носовой части фюзеляжа.

Размерность истребителя, который первоначально назвали МиГ-23, должна была быть только немного больше МиГ-21, с тем, чтобы этот самолет заменил его в серийном производстве. Самолет предполагалось оснастить РЛС "Сапфир" с управляемыми ракетами средней дальности "воздух-воздух" К-23 с полуактивными радиолокационными и тепловыми головками самонаведения.

Становление аэродинамического облика самолета, которому присвоили заводской номер Е-8, определялось сравнительно небольшим объемом теоретических и экспериментальных исследований. В результате были определены тип воздухозаборника, его геометрия, схемы оперения, механизации крыла и общая аэродинамическая компоновка нового истребителя. Главная особенность самолета - расположенный под кабиной пилота плоский, почти прямоугольный воздухозаборник. Вертикальный управляемый клин делил воздухозаборник на два рукава, соединявшихся перед входом в двигатель.

В головной части фюзеляжа разместили дестабилизатор: горизонтальное оперение, устанавливаемое перед крылом и предназначенное для улучшения продольной управляемости за счет снижения запаса продольной устойчивости, который на сверхзвуке был избыточен. На дозвуковых скоростях "крылышки" ПГО находились во флюгерном (свободном) положении, на сверхзвуковых - механически фиксировались вдоль оси самолета.

Истребитель Е-8, рассматривавшийся первоначально, как модификация МиГ-21ПФ, по мере его конструктивной разработки постепенно все более удалялся от прототипа. В результате фактически от него машина унаследовала крыло, оперение, основные стойки шасси и некоторые системы бортового оборудования. Для снижения вероятности попадания посторонних предметов при рулении, взлете и посадке в расположенный довольно близко от поверхности аэродрома воздухозаборник переднюю опору шасси перенесли на 1,6м назад. Она стала убираться в отсек между двумя каналами воздухозаборника. Соответственно, уменьшилась база шасси, и увеличился стояночный угол самолета. Поэтому для предотвращения касания ВПП при взлете и посадке подфюзеляжным гребнем, его решили выполнить складывающимся, что дало возможность увеличить его площадь. Шасси обеспечивало эксплуатацию самолета не только с бетонированных взлетно-посадочных полос, но и с грунтовых аэродромов.

На МиГ-21 фонарь при катапультировании прикрывал летчика от встречного потока воздуха, а на Е-8 планировалось применить новое катапультное кресло КМ-1. Соответственно сделали и фонарь кабины: он состоял из неподвижного переднего козырька и откидывающейся вправо створки.

В апреле 1962 года Мосолов поднял самолет в воздух. Первый полет прошел без замечаний. Учитывая, что новый двигатель вызывал определенные опасения, уже во втором и третьем полетах были опробованы его пусковые качества. Хотя в начале шестидесятых годов уже научились регулировать воздухозаборники силовых установок в зависимости от режимов полета, для Е-8 с его оригинальным воздухозаборником дело обстояло намного сложнее. Поэтому решили автоматику управления клином не подключать, а выполнение ее функций должен был осуществлять летчик-испытатель. Поэтому дальнейшие полеты выполнялись, главным образом, для отладки программы управления клином воздухозаборника на различных режимах, в том числе при эволюциях самолета.

В целом новый истребитель показывал хорошие перспективные данные. Но добиться надежной работы силовой установки не удавалось. В сентябре 1962 года из-за разрушения двигателя на скорости М=1.7 самолет разбился. Летчик-испытатель Мосолов сумел покинуть машину, но получил тяжелейшие травмы. Второй прототип Е-8 вышел на испытания в июне 1962 года, но после нескольких полетов произошла авария и полеты пришлось прекратить. После этого тему по истребителю Е-8 закрыли.