换装 12.7 毫米 UBS 机枪并挂载 RS-82 火箭的 MiG-3
在量产停止后，米格-3 仍然频繁的执行战斗任务，该机零部件的通用性和良好的维护能力保证了其战备状态。截止到 1942 年 5 月 1 日，仍有 134 架米格-3 在苏联空军服役，其中 3/4 还拥有战斗能力。但是战斗部队对米格-3 的评价却不尽相同，第 487 团的飞行员认为该机机动性太差，而第 519 团却认为米格-3 比雅克-1、拉格-3 和 I-16 都要强。1942 年夏天，在西线战斗的第 201 航空师开始用雅克-1 替换其装备的米格-3，替换下来的飞机被移交给第 122 战斗机团，此外所有从修理厂维修后的米格-3 也被划拨给了该团，这使得该团飞机数量大大超过了编制。当 1942 年秋季第 201 航空师移防斯大林格勒时，由于苏军认为米格-3 性能逊于斯大林格勒附近的德军飞机，因此第 122 团被留在了西线进行战斗。该团的米格-3 一直使用到了 1943 年春天，这期间他们的对手不仅仅是 Me 109，还有更为先进的 Fw 190 战斗机。在 1942―1943 年间，米格-3 主要装备国土防空军部队，尤其是在 1942 年夏季，米格-3 和 I-16 是苏军使用最广泛的战斗机，他们中的一半，约 330 架战斗机用于保卫莫斯科的上空的安全。他们可以有效的对付飞行高度在 11,000 米以下的德军轰炸机和侦察机，但是对飞行高度达 12,000 米的容克 Ju 86R 和高空侦察机却无能为力。于是米格设计局首次被要求设计一种高空战斗机。
