Mig-21F-13 nebol vybavený pre lety v zťažených poveternostných podmienkach, preto vývoj pokračoval prototypom E-7, ktorý mal inštalovaný strelecký rádiolokátor ID-30T, podobný ako mal Su-9. Migu-21PF však dostal typ, ktorý sa vyrábal ako RP-21 "Zafír". E-7-2 bol prototyp bez kanónovej výzbroje, ktorý vzlietol v januári 1960. 

Mig-21P Prototypom bol E-7-3, u ktorého bola hmotnosť paliva zvýšená na 2280 kg. V júli 1960 bola vyrobená malá séria. Na prototype E-7-4 bol inštalovaný nový výkonejší motor R-11F2-300 s ťahom zvýšeným na 59kN (6120 kp), priemer nasávacieho otvoru vzduchu bol zväčšený z 600 na o 800 mm, v predľženej prednej časti trupu bol rádiolokátor bol R-1L . Bol vzorom pre prototyp I-76, ktorý 

Mig-21 PF (Fishbed-D) Izdelje "76" sa od Migu-21F-13 líši väčším chrbátovým kýlom, väčším otvorom nasávania vzduchu, zosilneným podvozkom s väčšími kolesami so zväčšeným aerodynamickým krytom. Modifikované boli aj aerodynamické brzdy, namiesto dvoch v tandeme bol vpredu umiestnený pár (otvárajú sa dopredu), zadná aerodynamická brzda bola ponechaná. Mig-21F-13 pokiaľ niesol prídavnú nádrž, nemohol používať aerodynamické brzdy. Pitotova trubica je namiesto dole umiestnená nad vstup vzduchu.

Vyrábal sa v závodoch v Gorkom (1962-64) a v Moskve (1964-68). Licencia bola poskytnutá Indii, kde sa vyrábal od roku 1966 v závode HAL. Indická verzia (Izdelie "75",) Mig-21FL mala vylepšený radar R-2L 'Spin Scan-B', ale slabší motor R-11F-300. Prvý vzor Mig-21FL bol dodaný do Indie v roku 1964, okrem motoru sa Mig-21FL skôr podobá verzii Mig-21PFM. Niektoré verzie majú pod každým krídlom po dva pylóny pre výzbroj.

Pre Vietnam sa vyrábala verzia Mig-21PFV s tropickými úpravami (antikorózne úpravy a ochrana pred kombináciou vysokých teplôt a vlhkosti). Inak má charakteristiky Mig-21FL.

Exportovala sa do Bulharska, ČSSR, Egyptu, Etiópie, Indie,  Kuby, Laosu, Maďarska, NDR, Severnej Kórey, Severného Jemenu, PĽR, Rumunska a Sudánu.

Prístrojové vybavenie : Rádiolokátor RP-21 "Zafír" (R1L "Spin Scan" ), kolimátorové mieridlá ASP-5NL alebo neskôr KAP-1, špeciálne prostriedky pre spojenie, chránené pred poruchami "Lazur", ktoré slúžili pre spojenie s pozemným automatickým systémom riadenia "Vozduch-1" (z dôvodu prísneho utajenia sa neinštalovali do exportných verzií), autopilot KAP-1, záchranný systém SK-1, využívajúci kryt kabíny ako ochranu pred prádom vzduchu pri vyskokých rýchlostiach (kryt kabíny sa odstreloval spolu so sedadlom, systém bol nebepečný a veľmi nepopulárny medzi pilotmi).

Výzbroj : Mig-21PF a FL bol vyzbrojený iba raketami K-13 (R-3S - kód NATO AA-2 Atoll) s infračerveným navádzacím systémom, Mig-21FL môže použiť aj RS-2US (K-5 - kód NATO AA-1 Alkali) s rádiovým navádzaním a dodatočne bol vybavený kontejnerom GP-9 s dvomi kanónami GŠ-23L ráže 23 mm. Podobne ako u Mig-21F-13 namiesto R-3 je možné pod každé krídlo zavesiť 16 neriadených rakiet S-5K alebo S-5M ráže 57 mm vo raketniciach UB-16, alebo dve rakety S-24 ráže 240 mm, alebo dve bomby 50 kg, alebo zápalné nádrže 3B-360. 

 (Izdelje-"77") je prvá verzia Mig-21PFM bez systému SPS. Pravdepodobne prvých 15 kusov nemalo ani KM-1.

Mig-21PFM (Fishbed-F) - Izdelie "94" (v NDR sa používalo označenie Mig-21SPS) bol zdokonalený Mig-21PF s motorom R-11F2S-300 s ťahom zvýšeným na 60,5kN (6175kp). Mal nové katapultovacie sedadlo KM-1 a do strany otváranú kabínu. Klapky boli vybavené systémom SPS. Bola vyzbrojená podvesným kontajnerom GP-9 s 23 mm dvojkanónom GŠ-23 s munícou, ktorý vážil 290 kg.

Mig-21PFM (SPS) - Izdelje "94K" mohol vzniknúť zlúčením Mig-21PFS - I-77 a Mig-21PFM - I-94, nová verzia dostala puzdro GP-9 ako štandardné vybavenie. V kódovaní NATO Fischbed D,E,F sa v rôznych materiáloch uvádzajú typy s odlišnými parametrami. Medzi verziou Mig-21PF a Mig-21PFM SPS boli nasledovné postupné vylepšenia :

1. Presun puzdra pristávacieho padáku pod smerovku
2. Širšia smerovka (Podľa niektorých prameňov ju mala aj verzia Mig-21SPS, ruské tvrdia naopak a práve užšiu smerovku uvádzajú ako odlišujúci znak SPS a PFM)
3. Inštalácia systému SPS 
4. Inštalácia KM-1 a nový kryt kabíny

Verzia Mig-21PFM sa exportovala v rokoch 1966-68 do Bulharska, ČSSR, Egyptu, Indie, Iraku, Kuby, Maďarska, Mongolska, Mozambiku, NDR, Severnej Kórey, Severného Vietnamu, PĽR, Rumunska, Sudánu a Sýrie.

Mig-21R (Fishbed-H) - Izdelje "94R" je prieskumná verzia Migu-21PFM, ktorá sa vyrábala od rokoch 1965-71  v závode meste Gorkij. 

Je vybavená radarom RP-21, podvesným kontajnerom s prieskumným vybavením vo variante "D" (denné kamery), "N" (nočné kamery), "R" ("Rádio" + 1 kamera, SLAR radar s bočným vyžarovaním "Lyra",ELINT), kombinovaný "ED" ("Ether" s ELINT, COMINT a dennými kamerami). Pod krídlami môže mať zavesené 4 K-13 alebo R-3S, ale najčastejšie to boli 2x R-3S a prídavné nádrže s 2490 litrami paliva. Nová elektronika a zvýšenie doletu si vynútili prekonštruovanie tvaru nádstavby na chrbte trupu lietadla. Pitotova trubica sa presunula zo stredu viac doľava.

Exportovala sa do Angoly, Bulharska, ČSSR, Egyptu, Etiópie, Indie, Juhoslávie, Kuby, Severného Jemenu, PĽR. Niektoré pramene ju spolu s MIg-21S zaraďujú do tretej generácie Migov-21, ale v skutočnosti sa vyrábala vo dvoch sériách.  Mig-21R, ktorá vychádza z Migu-21PFM a Mig-21RF, ktorá vychádzala z verzie MF s motorom R-13-300 a mala interne zabudované kamery. Mig-21RF sa exportoval do Egypta a PĽR. Líšila sa navonok snímačom uhlu nábehu v blízkosti vstupu vzduchu. Dodatočne sa montoval periskop na vrch kabíny.

Mig-21S , Mig-21 PFMA (Fishbed-J?) - Izdelje "95" mali univerzálny radar, ktorý bol vylepšenou verziou  RP-22 ('Jay Bird'). Vychádzal z verzie Mig-21R a teda mal pod každým krídlom dva závesné body, novú nadstavbu na chrbte, vyosenú pitotovu trubicu a snímač uhlu nábehu. Mohol niesť kontainer GP-9 s 23 mm kanónmi. Vyrábal sa iba pre potreby CCCP v rokoch 1965-68. Prototyp s radarom RP-22 mal označenie E-7S, 

Mig-21US (Izdelje "68", Mongol B) bola v rokoch 1966-70 vyrobená v Tbilisi 347 kusová séria cvičnej verzie, vychádzajúcej z Migu-21S. Od Migu-21U okrem použitého motoru sa líšila úprvami verzií PF, PFM a S, čo prakticky znamenalo zvýšenie vzletovej hmotnosti 200kg, paliva na 2030 kg, zníženie praktického dostupu na 17 700m. Záchranný systém bol KM-1, klasická hlavňová výzbroj nebola inštalovaná.

^*1 - Je možné použitie dvoch štartovacích rakiet na tuhé palivo SPRD-99

• http://www.topedge.com/panels/aircraft/sites/kraft/mig1.htm
• http://www.aviation.ru/MiG
• http://www.mig.km.ru/index.htm