Nowy samolot był podobny do wcześniejszego projektu Polikarpowa, I-200 (ukończonego przez zespół Mikojana i Gurewicza jako MiG-1, następnie MiG-3), miał też sporo cech przejętych od I-185.
Pierwszy prototyp ITP (M-1) został ukończony w październiku 1941. Z powodu ataku Niemiec na ZSRR, prototyp ewakuowano wraz z zakładem nr 51 na wschód, do Nowosybirska w październiku 1941, gdzie zakład rozmieszczono w dawnym pomieszczeniu cyrku. Został on ukończony i oblatany 23 lutego 1942. Podczas prób, liczne problemy jednak sprawiał niedopracowany silnik M-107. Pod koniec 1942 zamieniono go na M-107PA, uzbrojenie przy tym zredukowano do trzech działek 20 mm. Testów w locie jednak nie zakończono, gdyż zdecydowano użyć płatowca M-1 do naziemnych prób statycznych, w związku z przebudową drugiego prototypu, który miał początkowo służyć do tego celu.
Drugi prototyp ITP (M-2) został zbudowany w 1942 i wyposażony w nowy silnik Mikulina, AM-37, w grudniu 1942 zamieniony na mocniejszy AM-39 (1800 KM). Został on oblatany 23 listopada 1943. Prototyp ten uzyskał maksymalną prędkość ponad 600 km/h nad ziemią i 650 km/h na wysokości 2500 m.