上世纪五十年代下半叶，苏联空军意识到空中格斗的时代已经过去了，未来空战将向高空高速超视距战发展，美国的F-104战斗机和法国的幻影3战斗机就是典型的例子，因此米高扬设计局开始奉命设计新一型战斗机——MIG-21战斗机（米格21）。
从1954年开始，由于工程师米高扬承担了其他工程任务，米格21的研发项目转由米高扬设计局副总工程师——阿纳托利·格里戈里耶维奇·布鲁诺夫独自领导整个工程项目。阿纳托利·格里戈里耶维奇·布鲁诺夫，苏联社会主义劳动英雄，毕业于莫斯科技校，在工厂当过工人，后来进入高等技校进修，毕业后服务于苏联联合航空制造体，在苏联著名航空设计师波利卡波夫麾下学习工作。
当波利卡波夫设计局拆分并入米高扬设计局以后，阿纳托利也一同来到了米高扬设计局工作，参与领导了米格1战斗机，米格2战斗机的研发工作。同时他也是米格5重型战斗机的首席设计师，很不幸的是在卫国战争期间，因为发动机问题，米格5被迫为伊尔2攻击机让路，未能大批量生产，但不难看出阿纳托利的专业水平和在米高扬设计局中的地位。
根据50年代初期，苏联战机对抗英美战机的经验，和苏联空军的指标要求，阿纳托利对米最终选中了较为保守的设计方案，也就是基于米格19战斗机改良而来的一款设计方案，放弃了使用无尾大三角的激进方案。米格19方案虽然保守，雪茄状的机身不利于减少飞行阻力，优点是加工建造相对简单，虽然头部可调进气锥的设计影响了雷达性能，但其使用后掠翼的设计，可以弥补AM-5发动机性能不满足需求所来带的负面影响，随后米格21原型机被命名E-2验证机。好在最后苏联空军批准E-2验证机使用最新的AM-9发动机，从而解决了发动机性能不足的尴尬问题。
1955年，首架原型机完成组装，最后进行了试飞试验，尽管样机的气动模型在风洞试验中表现良好，但实际飞行测试时却出了大问题，样机在1.5马赫下做大攻角机动时突然失控。原来是原型机的机翼在高速飞行下，气流从机翼根部流向翼尖，形成失速流导致升力急剧下降。为此设计局修改了机翼设计，在机翼上安装了翼刀为机翼疏导涡流，使得升力在机翼上重新分布，改善升阻比性能，防止机翼产生振动。但进一步的试验表明三角翼结构更加安全可靠，因此又生产了E-5验证机，也就是后来的米格21了。
为了进一步改善飞行性能，设计局还修改了副翼和水平尾翼的跨度，增加了副翼的偏转角度，从而提高了飞行稳定性。并且最新送来的AM-11发动机拥有更加强劲的动力，这次验证机在试验中飞出了2.05马赫的最大速度，升限也达到了1.78万米高。此后AM-11发动机更名为RD-11发动机，米高扬设计局也获批再建造三架验证机用于测试。
米高扬设计局的设计团队在这期间，对E-5验证机又进行了一些细节性的调整，机身尾部的结构进一步的精简，由于使用大结构整体成型零件，使得尾部仅仅只有28个组成，确保了结构强度的同时也降低了重量，同时又方便拆装发动机，使得保养变得更加简单。其中一架验证机还安装了可动前边条翼，从而用来改善飞机的起降和飞行性能。所有验证机均装备了减速伞，这样做的目的是因为后掠翼飞机的降落速度都比较大，减速伞可以提高降落的安全性，避免飞机冲出跑道。
飞机的所有航电雷达设备和增压设备均有一个单独的隔舱保护，机身上还安装了着陆灯，方便夜间与地面指引人员确认位置。而驾驶舱的玻璃则是由一层10毫米的耐热玻璃，一层14.5毫米的硅酸盐玻璃和一层62毫米的防弹玻璃组成的夹层玻璃，这种夹层玻璃的耐热系数，抗冲击系数，抗碎裂性能都非常好，就算被57毫米高炮击中也不会破碎。
可能这就会有人问了，这么坚固的玻璃不是影响到驾驶员弹射逃生吗？其实真就影响不到，因为驾驶员不需要穿破驾驶舱玻璃，在驾驶员逃生时，驾驶舱顶盖会首先弹出脱离机身。如果顶盖出现机械故障，无法脱离，座椅也就会停止弹射，需要驾驶员手动解锁顶盖，然后再手动弹射。但是米格21使用的SK-1弹射椅的低空弹射安全性比较一般，直到更换了更加先进的KM-1弹射椅才解决了这个问题。
再来看看驾驶舱设备面板，和现代飞机尽可能采用一体屏幕的思路不同，由于当时的技术限制，各国飞机的驾驶舱面板上都有众多的仪表仪器指示灯，除了标准的飞行罗盘，还有分别指示机身受损起火的部位的指示灯与按钮，测距仪表盘，被动警告雷达表盘，无线电等等，驾驶员个个都有眼观六路耳听八方的本事。飞机的武器则包括了一挺23毫米机关炮，机翼下的挂架可以安装2个火箭弹发射巢和2枚导弹。
米格21在服役不久之后就接受了实战检验，在中东和东南亚地区表现得都算可圈可点。从1959年米格21正式服役至今，米格21一共生产了大约1.14万架左右。这其中还有不少升级改进型号，比如装备30毫米机炮的米格21F，可以携带副油箱的米格21F-13，拥有全天候拦截作战能力的米格21PF，装备有火箭助推器的米格21PFS，高空高速侦察型米格21R，最经典的米格21BIS，还有印度的猴版米格21FL和印度升级型米格21-93战斗机。
但随着时间的推移，武器装备的更新换代，米格21逐渐淡出了军事舞台，目前仅剩大约4000架尚在服役或封存状态，大部分是前华约国家，中东和非洲国家以及印度所有。此前印度王牌飞行员阿比南丹驾驶的就是米格21战斗机，值得一提的是多达500余次米格21飞行事故中，印度空军高居榜首，而美国空军装备的米格21演练机则仅发生过一次起火事故。
《MIG-21战斗机》
《飞行的卡拉什尼科夫：米格21战斗机》
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