Se ordenó la producción del MiG-3 en diciembre de 1940. Las primeras entregas del nuevo caza a los escuadrones de combate de primera linea ocurrieron en abril de 1941. El MiG-3 permaneció en producción en serie hasta la última semana de diciembre de 1941, cuando se suspendió debido a la lamentable indisponibilidad del motor AM-35A. La producción total de MiG-3 ascendió a unos 3,120 aviones, y se construyeron 50 más con las piezas disponibles durante la primera mitad de 1942. El MiG-3 permaneció en servicio casi hasta el final de la guerra; los aviones siniestrados a menudo eran canibalizados para mantener a otros volando.