Miał to być myśliwiec działający w każdych warunkach atmosferycznych, w dzień i w nocy, przeznaczony do przechwytywania i niszczenia nieprzyjacielskich maszyn w bezpośredniej bliskości frontu.
Użycie Gotowy samolot (prototyp oznaczony jako E-8-1) o numerze burtowym 81 po raz pierwszy wzniósł się w powietrze 17 kwietnia 1962 roku. Za jego sterami siedział pilot doświadczalny biura konstrukcyjnego MiGa G.K. Mosołow. Próby przebiegały pomyślnie aż do piątego lotu, podczas którego nastąpiła awaria silnika. Maszynę udało się bezpiecznie sprowadzić na ziemię ale podobna sytuacja miała miejsce w kolejnych sześciu lotach. W 21 i 25 locie doszło do pożaru silnika, który dopiero po takiej awarii wymieniono na nowy egzemplarz. Dalsze badania trwały do 11 września 1962 roku, kiedy to podczas 40 lotu doszło do rozpadu szóstego stopnia sprężarki silnika. Samolot eksplodował na wysokości 8 kilometrów nad ziemią. Tuż przed wybuchem Mosołow katapultował się z E-8 i przeżył katastrofę, jednak obrażenia, jakie odniósł, zakończyły jego karierę w roli pilota doświadczalnego. Jeszcze przed zniszczeniem pierwszego prototypu, 29 czerwca 1962 roku swój dziewiczy lot odbył drugi prototyp (oznaczony jako E-8-2) o numerze burtowym 82. Za jego sterami siedział pilot doświadczalny MiGa A.W. Fiedotow.