В конце 1946 года Советскому Союзу удалось закупить в Англии наиболее совершенные турбореактивные двигатели фирмы Rolls-Royce: Derwent-V с тягой 1590кгс, Nene-I с тягой 2040кгс и Nene-II с тягой 2270кгс. Эти двигатели были успешно скопированы и запущены в серийное производство под названиями РД-500 (Derwent-V), РД-45 (Nene-I) и РД-45Ф (Nene-II). Появление новых двигателей позволило Советскому Союзу приступить к созданию реактивных истребителей нового поколения. В декабре 1947 года первый опытный экземпляр И-310 с двигателем Nene совершил первый полет.

Уже на первом этапе заводских испытаний истребитель И-310 показал хорошие результаты. В связи с этим машина под обозначением МиГ-15 с двигателем РД-45 была запущена в серийное производство. Вооружение истребителя состояло из одной 37-мм пушки Н-37 и двух 23-мм пушек НС-23. На третьем прототипе провели доработки, в частности, установили воздушные тормозные щитки, доработали киль и элероны, установили противопожарную систему двигателя. Этот самолет стал эталоном для серийного производства.

Во время государственных испытаний, проходивших летом 1948 года, самолет МиГ-15 получил высокую оценку. По своей максимальной скорости, скороподъемности, потолку и дальности полета он был лучшим из отечественных истребителей. Причем, основные летные характеристики, полученные в процессе испытаний, превзошли технические требования к проекту. По технике пилотирования МиГ-15 особой сложности не представлял. Наземная эксплуатация самолета МиГ-15 с двигателем РД-45Ф проще, чем эксплуатация реактивного самолета Як-17 и поршневых самолетов Ла-9 и Як-9.

В начале 1949 года прошел государственные испытания двигатель ВК-1, ставший дальнейшим развитием РД-45Ф. Новый двигатель развивал большую тягу практически при тех же габаритах и массе, что позволяло без особых проблем установить его на самолеты, оснащенные РД-45Ф и, тем самым, значительно улучшить их летные характеристики. Носовая часть фюзеляжа также претерпела небольшие изменения, вызванные установкой пушек НР-23, стволы которых были смещены ближе к оси самолета, что позволило несколько улучшить параметры рассеивания при стрельбе. К этому времени производство Ла-15 и Як-23 было свернуто и в серии оставался только МиГ-15 с новым двигателем.

Испытания МиГ-15бис показали, что по сравнению с серийными МиГ-15 с РД-45Ф установка нового двигателя и выполненный комплекс доработок привели к значительному улучшению практически всех характеристик, за исключением дальности. На самолет были установлены более скорострельные пушки НР-23. Для возможности использования самолета с аэродромов, имеющих ограниченную ВПП, самолет мог оборудоваться тормозным парашютом.

На базе МиГ-15бис был выпущен ряд модификаций.

• МиГ-15Пбис (СП-1) - разработанный в 1949 году истребитель-перехватчик с радиолокатором "Торий-А". В связи с установкой РЛС на самолете были изменены внешние обводы носовой части фюзеляжа, а фюзеляж удлинен на 120мм. Вооружение состояло из одной пушки Н-37. Самолет получил неудовлетворительную оценку из-за плохой работы РЛС "Торий-А". Была построена малая серия из 5 самолетов.
  
• МиГ-15Пбис (СП-5) истребитель-перехватчик с радиолокатором "Изумруд", разработанный в 1951 году. Вооружен двумя пушками НР-23. РЛС "Изумруд" в отличие от РЛС "Торий-А" и "Коршун" обеспечивала автоматическое сопровождение цели, была более надежной и позволяла проводить атаку по невидимой цели.
• СД-21 (1952) МиГ-15бис оборудованный реактивными снарядами С-21 для борьбы с наземными целями. Устанавливался прицел АП-21, обеспечивающий прицельную стрельбу РС на дальность от 400м до 800м.
• ИБ (1959) Истребитель-бомбардировщик. На самолете устанавливались две балки на крыльях между основными стойками шасси и мостами ПТБ. Боевая нагрузка увеличилась до 1000кг.
• МиГ-15Рбис (СР) - самолет-разведчик с фотоаппаратом АФА-БА/40. На самолете была установлена лишь одна пушка НР-23, фотоаппарат размещался по оси самолета под полом кабины пилота. Располагаемые дальности полета были достаточны для выполнения тактической и оперативной воздушной разведки объектов противника, что давало возможность использования самолета СР в армейской и фронтовой разведывательной авиации в дневных условиях. В целях увеличения радиуса действия разведчика под крыло могли подвешиваться 600-литровые топливные баки улучшенной формы. Испытания самолета начались в августе 1950 года. Выпускался серийно.
• МиГ-15Сбис (СД-УПБ) - истребитель сопровождения с подвесными баками увеличенной емкости. Самолет проходил испытания в сентябре 1950 года, но хотя была достигнута заданная дальность полета 2220км, максимальная скорость оказалась недостаточной для сопровождения бомбардировщиков Ил-28 и Ту-14. В целях достижения большей скорости полета были разработаны подвесные баки улучшенной аэродинамической формы. В начале 1951 года самолет был принят на вооружение и выпускался серийно.
• МиГ-15М - радиоуправляемый беспилотный самолет-мишень. Переоборудованию подвергались снимавшиеся с вооружения самолеты, которые еще не израсходовали летный ресурс.
• Lim-1 МиГ-15, строившийся по лицензии польской компанией PZL
• Lim-2 МиГ-15бис, строившийся по лицензии польской компанией PZL
• S-102 МиГ-15, строившийся по лицензии в Чехословакии на заводе Aero
• S-103 МиГ-15бис, строившийся по лицензии в Чехословакии на заводе Aero
• J-2 МиГ-15бис, выпускавшийся китайской компанией Shenyang с 1951 года. На экспорт самолет поставлялся под обозначением F-2 Fagot.