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基于米格-19的经验，流体院在这一项目之初就特别强调飞机结构——尤其是副翼、平尾、垂尾必须具备非常好的刚度特性；因为易于变形的气动结构是绝不可能满足高速下的飞机操纵需求的，那只会使飞机无法操纵甚至失控、解体。但是当时三角翼与后掠翼的优劣并不能简单的通过理论计算和较为初级的风洞试验进行评定，于是苏联决定在相同机身基础上进行实际试飞对比试验。
在两个技术路线方案中，E-2系列为后掠翼方案，E-4系列为三角翼方案。试飞结果证明，三角翼E-4方案在结构刚度和操纵性能更加优越。此外E-4系列的总体重量和气动阻力也控制的很到位，这使它比较容易的就突破了2倍声速，完成了预定的研究目标。
F-104代表的发展方向从一开始就被苏联流体院所否定 这一系列研究实际上主要反应了当时对机翼后掠角和翼型、尤其是前缘厚度的折衷选取；机翼前缘采用大后掠角度可以有效降低高速阻力，但是会带来低速下升力性能很弱的代价。直到上世纪50年代初期，流体院得到了支撑米格-21机翼气动设计的关键结论：采用大约在55~60度左右的前缘后掠角度，既可以满足2倍声速时的低阻力要求；又可以采用带有完全圆形前缘的较大厚度（大约5%）翼型，以基本保证起降和亚声速机动性能。米格-21机翼的前缘后掠角度为57度，正好处于中间值。
大概正是因为E-4系列的飞行性能在当时显得有些过好了，苏联简单的对E-4系列进行了一些改进，搭载了一些用于作战的机载设备以后就形成了后来大名鼎鼎的米格-21战斗机。虽然这种多快好省的法子确实使苏联在最短的时间内就获得了一款M2战斗机，但严格的说这款机型的验证机色彩太过于浓厚，设计时没有花什么精力考虑过作战性能的发展。
从作战性能上看，米格-21存在着诸多不足：首先是它的机头进气设计一方面使战斗机无法搭载较大尺寸、较大重量的火控雷达，极大的限制了战斗机获取战场信息的能力；另一方面又占用了大量的机身内容积，挤压了原本就非常有限的设备搭载空间。其次该机的尺寸吨位太小，无论是燃油还是武器载荷的携带能力都太过于有限；作战半径太小，而且欠缺执行攻击任务的能力。
越南战争为米格-21提供了一个绝佳的战场，它的缺陷都被充足的空情指引、美军受政治约束对越南北方打击力度有限、越南空军以防空作战为主等特殊环境条件所掩盖。而相反，米格-21较好的高速性能、很小的目标特征、强悍的滚转减速能力却得以尽情发挥。
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