В связи с началом серийного производства двухрядных радиальных двигателей М-82 была предпринята попытка установки этого мотора на МиГ-3 вместо снятого с производства двигателей АМ-35А.

По сравнению с истребителем МиГ-3 новый самолет, получивший наименование МиГ-9 (И-210), имел некоторые конструктивные изменения. Фюзеляж расширили в передней части в соответствии с габаритами мотора М-82А и подняли на 100мм относительно крыла. В связи с этим были изменены зализы центроплана, а на хвостовую часть фюзеляжа поставили фанерные накладки для плавного сопряжения с головной частью. Верх киля срезали, а на руле направления сделали роговую компенсацию. В связи с установкой нового мотора была изменена вся винтомоторная группа.

Первый вылет опытного истребителя МиГ-9 состоялся в июле 1941 года. Вскоре в производство была запущена войсковая серия. Однако уже на первом этапе испытаний стало ясно, что расчетную скорость 630км/ч получить не удастся. Самолет смог развить скорость только 540км/ч. Одними из причин стали недоведенный карбюратор и отсутствие необходимого пропеллера.

Завершить испытания и закончить войсковую серию не удалось из-за эвакуации завода. Кроме двух опытных истребителей МиГ-9 было построено еще только три машины. После возвращения из эвакуации коллектив ОКБ-155 провел доводку всех пяти самолетов. Но по результатам государственных испытаний МиГ-9 получил неудовлетворительную оценку, так как его основные летные характеристики оказались значительно хуже, чем у самолетов Ла-5 и Як-7. Кроме того, у военных были большие претензии к винтомоторной группе самолета, как к ее работе, так и к условиям эксплуатации. Тем не менее в 1943 году три самолета МиГ-9 были переданы на Карельский фронт, где они и эксплуатировались вплоть до списания в 1944 году.

В конце 1942 года была создана модификация МиГ-3 с двигателем М-82Ф взлетной мощностью 1850л.с. Учитывая опыт постройки самолета МиГ-9 с мотором М-82А, а также результаты его продувки в аэродинамической трубе ЦАГИ, был проведен фундаментальный пересмотр конструкции всех агрегатов с точки зрения уменьшения массы, улучшения герметизации и аэродинамики самолета. В результате проведенных работ взлетная масса истребителя МиГ-9Е (И-211) была снижена на 280кг.

Особенно тщательно отработали конструкцию капота двигателя для лучшей внутренней герметизации и соответствия фюзеляжу. Для уменьшения лобового сопротивления маслорадиаторы убрали из воздушного потока внутрь самолета, а их воздухозаборники разместили в передней кромке центроплана у бортов фюзеляжа. Все эти мероприятия позволили значительно улучшить скоростные качества машины. Вооружение истребителя состояло из двух 20-мм синхронных пушек ШВАК.

Самолет МиГ-9Е вышел на испытания в феврале 1943 года. Одновременно приступили к сборке десяти машин, предназначавшихся для войсковых испытаний. Но их постройку так и не завершили. Летные данные самолета были хорошими: максимальная скорость полета составила 670км/ч, высоту 5000м самолет набирал за 4 минуты. Но на государственные испытания самолет не передавали, так как в это время уже испытывался истребитель Ла-5ФН. Дальнейшие работы по МиГ-9Е прекратили.