В тот же период ОКБ A.M. Люльки разработало мощный турбореактивный двигатель ТР-3А с осевым компрессором. Под него ОКБ Микояна создало опытный истребитель И-350 («М»). Самолет имел крыло со стреловидностью 55° по линии четвертей хорд. Первый полет, выполненный 16.06.1951 г. Седовым, окончился аварией. При развороте перед заходом на посадку остановился двигатель. Летчику удалось дотянуть до ВПП, однако при выпуске шасси правая стойка не встала на замок, и буквально за мгновение до касания земли Седов успел «дожать» ее от аварийной пневмосистемы. Причиной отказа двигателя стало неустойчивое горение топлива в камере сгорания. Этот недостаток устранить не удалось, и после пяти полетов доводку И-350 прекратили.

Важнейшим этапом в создании МиГ-19 стал самолет СМ-2 (И-360), появившийся в 1952 г. При внешнем сходстве с СМ-1 он имел существенные отличия. Главное - крыло стреловидностью 55° по линии четвертей хорд (на МиГ-17 - 45°) с меньшим размахом и с одним аэродинамическим гребнем на каждой консоли. Горизонтальное оперение было перемещено к верху киля, фюзеляж стал длиннее на 1,6 м, изменился фонарь кабины. Вооружение - две 37-мм пушки Н-37Д. Взлетный вес машины возрос с 5210 кг до 6820 кг. Самолет оснащался двумя двигателями AM-5А, позже замененными на АМ-5Ф с тягой на форсаже 2700 кгс. В апреле 1952 г. прототип, обозначенный СМ-2/1, передали на аэродром ЛИИ, где 27 мая Седов на нем выполнил первый полет. В ходе испытаний машина достигла скорости 1192 км/ч. В том же году был выпущен второй прототип СМ-2/2. На нем для улучшения устойчивости и управляемости на больших углах атаки ГО переместили на фюзеляж. Позднее увеличили : площадь руля направления и аэродинамических гребней. Всего  в 1952-53 гг. на обоих прототипах Седов выполнил 132 полета, в которых случались и происшествия. Однажды произошел отказ вначале первого, а затем и второго двигателя. При аварийной посадке самолет стойками шасси зацепил ограждение летного поля, разрушил его, но приземлился без повреждений. Летом 1953 г. СМ-2/1 передали в ОКБ для проведения прочностных испытаний. Позже СМ-2/2 переделали в СМ-9/2.

Одновременно ОКБ выпустило однодвигательный вариант -И-1 (И-370), оснащенный двигателем ВК-7 с центробежным компрессором. Однако из-за низких характеристик силовой установки этот самолет не смог развить скорости большей М=1 и дальнейшего развития не получил.

Испытания СМ-2 выявили недостаточность тяги АМ-5Ф. В 1953 г. ОКБ Микулина создало более мощный двигатель АМ-9Б тягой 2600 кгс на бесфорсажном и 3250 кгс на форсажном режимах. В серии он получил наименование РД-9Б. Его габариты были идентичны АМ-5Ф, что позволило в минимальные сроки выпустить документацию для прототипов семейства СМ-9. Первый из них, СМ-9/1, внешне отличался от СМ-2/2 формой и площадью вертикального оперения. В конце 1953 г. самолет покинул сборочный цех, и 5.01.1954 г. Седов поднял его в воздух. Уже во втором полете была получена горизонтальная скорость, превысившая М=1. Позже на СМ-9/1 достигли скорости 1452 км/ч, практического потолка 17250 м и скороподъемности 10000 м за 1,1 мин.