米格-21可以说是喷气时代到来之后，发展改型最多的一种机型了，仅仅是双座教练型，就有超过20种，各种改进型，发展型总数超过100种之多。然而，这毕竟是一个铁幕国家的前线歼击机，所以在它的研制以及发展改进过程一直处于高度机密状态，所以这使得它的一些没有投入量产的改型，成为了鲜为人知的，隐瞒了半个世纪的高机密趣闻。
其中最特别的一种，就是被称为E-8的试验机了。虽然它的设计是建立在米格-21PF的基础上，但从外形上看，除了尾翼以外，已经没有什么能使我们判断这是一架米格-21了。
E-8的二号机，该机外形明显不同于米格-21，其性能也有了很大提高。但米格-21始终还是米格-21，
E-8曾计划使用米格-23的编号进行批量生产。它采用了全新的发动机，最大推力4700千克，加力推力7200千克，比起原来的发动机多出了1吨的推力。
由于米高扬设计局积累了多年的飞机设计经验，有着雄厚的空气动力学技术基础，经过飞机设计师的精密计算，E-8的大胆设计极大地提高了飞机的飞行品质和机体机动性。其中机身结构彻底改变，进气道也由原来的机鼻移到了机腹下，进气口是一个接近矩形的六角型的截面，内部由隔板分成了两部分，最后与发动机相连。飞行中高速气流由进气道隔板处的3个楔型调节片调整后流入发动机，这样能有效地调节不同速度下流入发动机的空气流速，以防止发动机喘颤或空中停车。另外，在进气道两侧还有一对用于调节进气量的辅助进气道。
E-8三视图
由于采用的是机腹进气的方式，所以机头设计成了巨大的圆锥形，在那里计划安装大功率雷达。但更重要的新技术是机头整流锥后安装的鸭式前翼，这对鸭翼并没有单独的操控系统，而是配合水平尾翼转动，且仅在亚音速飞行时鸭翼才处于活动状态，超音速飞行时鸭翼是固定在与机身平行的位置上的，因为当时还没有多余度电传控制技术，而让飞行员同时操纵如此多的控制面是不现实的，所以采用这种设计可以简化操纵。同时，鸭翼所形成的有利漩涡还增加了2倍的提升率。
安装鸭式前翼更大的好处是极大的提高了飞机的机动性，在一次15000米高度的飞行实验中，E-8最大过载由原来的 2.5g提升到了5lg。为了这对鸭翼的成功，米高扬设计局在此之前已经进行过试验，在一架米格-21F头部加装了一对小的鸭翼，然而效果并不好。由于鸭翼与主翼间距不合适，造成鸭翼形成的涡流扰乱了主翼的空气流场。经过反复的试验，在E-8上总算没有出现同样的问题。
在E-8上还有一个重大改进是机身尾部下安装了巨大的单腹鳍，这主要是为了改善高速飞行时的纵向稳定性，可起到与垂尾相同的作用。为了防止在降落时碰触到地面，腹鳍可以收折到水平位置，升空后才固定在正常的垂直位置。实验证明这个设计是成功的，并应用到了后来米格 21的发展放大型：米格-23和我国的米格 21放大型：歼-8I上。
E-8其它的改动包括将储油箱增加到了9个(5个位于机身，4个在主翼上），这样就可以装下3200升燃料。还有就是将座舱盖改为向右侧翻开的形式，这种座舱盖结构主要是为了配合新式的KM-1弹射座椅系统（该座椅系统被普遍应用与后来的94种米格-21改型机上）。导弹一开始计划采用K-13，后来改为更好的L-23导弹。
E-8的2号机
飞机的设计始于1960年，同年9月完成整体设计，并以惊人的速度在1961年6月完成了全部设计。1962年3月5日，第一架E-8-1驶出生产车间，进入茹可夫斯基飞行试验基地。
1962年4月17日，试飞员莫索洛夫驾驶着E-8升空，进行飞行试验。前4次飞行都很顺利，然而在第5次飞行时，飞机刚一超过8000米的高度时发动机就停车了，后来飞机顺利降落。但在随后的6次飞行中，发动机犹如例行公事一般频繁地空中停车，但胆量过人的苏联人仍然进行了25次飞行试验，并多次化险为夷。后来又换上了新的发动机，在9月11日第40次试验飞行时，由于发动机第6级空气压缩叶轮断裂导致发动机熄火，随着推力的丧失飞机开始减速，不久两翼开始震动，飞机随即失速进入尾旋。由于无法改出，试飞员莫索洛夫在8000米的高度从倒过来的飞机中弹射跳伞，此时他已经伤了四肢，在落地时又受到严重的撞击。过了两个半小时人们才找到他，并将他送到了医院。虽然医生成功地从死神手中挽救了莫索洛夫的生命，但此次E-8的飞行仍然成了莫索洛夫飞行生涯的绝笔。
在试飞过程中，莫索洛夫为了了解发动机为什么会空中停车，专门进行了25次危险的空中停车试验。这种勇于探
第2架E-82生产完成后，于6月29日由试飞员费达托夫完成了首飞，并完成了挂弹时飞机操纵性及机体摇晃的飞行试验以及13次考察发动机的飞行试验。但是此时已经有了性能更加优异的23-11，也就是后来真正量产的米格-23，所以E-8最终没有投入批量生产。
该机所留下的资料数据为：飞机自重 6800千克，起飞重量8200千克，最大速度为2230千米/时(E-81，14750米）和 2045千米/时(E-82，15000米），使用升限20300米(E-81)和19650米(E-82)，起飞滑跑距离835米，放减速伞的滑跑距离为800~900米。
E-81
