Постановлением СНК от 2 октября 1940 г. было принято решение об увеличении дальности полета всех внедряемых в серийное производство и вновь проектируемых истребителей. В соответствии с этим для одномоторных машин устанавливалась дальность равная 1000 км на скорости соответствующей 0,9 максимальной, а для двухмоторных истребителей сопровождения - не менее 2000 км на скорости 0,8 максимальной. Причем указанные дальности необходимо было обеспечивать/ за счет внутренних запасов топлива самолетов. Вышедший в этот же день приказ НКАП №521 обязывал конструкторские бюро внести необходимые конструктивные изменения во все проектируемые, опытные и внедренные в серию истребители. Этим же приказом заводу №1 предписывалось с 15 декабря 1940 г. приступить к выпуску улучшенной модификации И-200. Также с декабря 1940 г. планировалось начать серийное производство улучшенной модификации истребителя И-200 на заводе №21, однако вскоре это решение отменили.
В связи с этим на четвертом опытном экземпляре истребителя И-200 в сжатые сроки были проведены работы по увеличению запаса топлива, и уже 21 октября 1940 г. самолет передали на заводские испытания. Для увеличения дальности полета в фюзеляже под кабиной пилота установили дополнительный протестированный топливный бак емкостью 250 л, при этом для сохранения эксплуатационной центровки двигатель АМ-35А вынесли вперед на 100 мм за счет удлинения моторамы.
Кроме этого, на И-200 №04 провели следующие конструктивные улучшения с целью устранения недостатков и замечаний, отмеченных на государственных испытаниях И-200:

повышена боковая устойчивость за счет увеличения поперечного V крыла до +6°;
установлен пластинчатый водорадиатор ОП-310, который несколько сдвинули вперед из-за установки дополнительного топливного бака;
в связи с возросшей массой самолета установлены колеса размером 650x200;
для улучшения проходимости нижние щитки, закрывающие при уборке колеса основных стоек шасси, перенесены на центроплан;
запротектированы центропланные баки.

Первый вылет И-200 №04 состоялся 29 октября 1940 г., самолет пилотировал летчик-испытатель А.Н.Екатов. В конце ноября было принято решение отправить истребитель на юг для проведения совместных с НИИ ВВС испытаний. Между тем полным ходом разворачивалось внедрение новой модификации в серию, и уже 20 декабря МиГ-3 (Официально название МиГ-3 улучшенный истребитель И-200 (с машины №2101) получил в соответствии с приказом НКАП №704 от 9 декабря 1940 г.) полностью сменил МиГ-1 в серийном производстве. До конца года завод №1 им. Авиахима выпустил 20 самолетов МиГ-3. Приказом НКАП №702 от 9 декабря 1940 г. была установлена программа выпуска истребителей МиГ-3 на 1941 г. В соответствии с ней завод должен был обеспечить выпуск 3500 самолетов, кроме того, планировалось начать серийное производство МиГ-3 на заводе №43 (Приказ НКАП №709 от 10 декабря 1940 г.) в Киеве с выпуском в 1941 г. 100 машин.