Всего было построено 3 экземпляра Аналога», из них 1 – для статиспытаний и 2 – летных. Все агрегаты самолета, за исключением крыла, изготовили в Горьком, крыло же поручили заводу № 64 в Воронеже. Причина – это предприятие вскоре должно было приступить к постройке установочной партии Ту-144, и такой шаг позволил заранее освой i ь некошрые элемен i ы довольно сложной технологии производства крыла оживальной формы. Окончательную сборку первого летного экземпляра МиГ-21 и (заводской № 010104) выполнили на опытном производстве ОКБ-155 в Москве. На его киле вместо звезд были нанесены «гражданский» красный флаг и надпись черной краской «СССР-А144» (т.е. «аналог самолета Ту-144»). Второй летный экземпляр, имевший № 010103. а также планер для статиспытаний построили полностью в Горьком. Киль этой машины украшала обычная красная звезда, а на обоих бортах фюзеляжа красовался комсомольский значок с аббревиатурой КМЭ, что означало «комсомольско-молодежный экипаж».
Ведущим испытателем "Аналога" назначили летчика ЛИИ О.В. Гудкова. Как обычно, перед первым вылетом он выполнил небольшой подлет (на высоту 1-2 м), во время которого обнаружил, что самолет трудно прижать к земле. Объяснение оказалось довольно простым – возник так называемый экранный эффект, выразившийся в заметном увеличении подъемной силы крыла с большой хордой при приближении к ВПП. Первый полноценный полет машины состоялся 18 апреля 1968 г., и до конца года она поднималась в воздух еще 63 раза В 57 случаях машину пилотировал Гудков
Опытный самолет МиГ-21-93
Второй экземпляр МиГ-21 И был закончен в конце 1969 г. Ведущим летчиком этой машины стал молодой пилот ЛИИ будущий космонавт И,П. Волк, который и поднял ее в первый полет в конце января 1970 г. Если полеты первого экземпляра "Аналога" были направлены в основном на отработку методики управления самолетом схемы "бесхвостка ". то на втором экземпляре исследовали изменение формы наплывов крыла Для этого машину оснастили сменными наплывами: с постоянной стреловидностью 78 по передней кромке и оживальной формы. В гаргроте и на вершине киля установили кинокамеры, а правое полукрыло оклеили шелковинками для фиксации на кинопленке картины обтекания Кроме того, на самолете смонтировали лазерную систему визуализации обтекания крыла. На верхней и нижней его поверхностях были смонтированы датчики полного и статического давления.
Полеты МиГ-21 И проводились на высотах до 12 км при числах М до 2.06 Для моделирования поведения будущего пассажирского лайнера летали с разными значениями центровки, которую изменяли путем установки грузов массой от 277 до 290 кг в носовой или хвостовой частях фюзеляжа. Полетная масса первого «Аналога» находилась в пределах 6550-7930 кг, второго – 6260-7640 кг
Летные исследования на МиГ-21 И (научный руководитель – И.М. Пашковский) позволили изучить практически все особенности динамики полета и управляемости, свойственные <бесхвостке>, а также в широком диапазоне углов атаки и чисел М оценить пилотаж ные качества, исследовать режимы сваливания и штопора. В полетах приняли участие 16 летчиков-испытателей, в том числе будущие члены экипажа Ту-144 Э. В Елян и MB. Козлов. «Аналог» оказался довольно прост и удобен в пилотировании, летчикам даже нравилось летать на нем. Ввиду большей площади крыла он обладал высокой маневренностью, однако разгонялся медленней, чем истребитель.
Уже после завершения основной программы испытаний, 28 июля 1970 г, заканчивая очередной полет, первый Аналог» разбился. Произошло это по вине летчика-испытателя ЛИИ B.C. Константинова, который в то время готовился к показу элементов высшего пилотажа на обычном МиГ-21 на авиасалоне в Ле Бурже. В совершенстве отрепетировавший свою программу на серийной машине, пилот решил несколько ее элементы повторить на Аналоге однако не учел различия в пилотажных свойствах самолетов. В результате ошибки летчика машина потеряла скорость и стала плашмя падать вниз. МиГ-21И упал в центре аэродрома, и хотя пилоту удалось катапультироваться, но высоты для отделения от кресла не хватило, и он погиб Полеты второю экземпляра завершились в 1972 г.. после чего самолет передали Музею ВВС в Монино.