В марте 1954 г. вышло постановление правительства СССР, которое предписывало ОКБ А.И.Микояна в кратчайшие сроки создать высотный перехватчик, способный подниматься до 25 000 м. Ещё раньше командующий авиацией ПВО страны маршал авиации Е.А.Савицкий писал министру обороны Н.А.Булганину о необходимости создания опытного образца истребителя-перехватчика с силовой установкой ЖРД+ТРД. В ОКБ решили не делать новый самолёт с нуля, а переоборудовать истребитель Е-2. Новый истребитель получил индекс - Е-50. Основным его отличием от Е-2 была силовая установка, которая состояла из ТРД РД-9Е и ЖРД С-155 конструкции Л.С.Душкина.

Внешние отличия Е-50 заключались в удлинении фюзеляжа за счет введения трех баков для ракетного двигателя и установки камеры сгорания над хвостовой частью фюзеляжа. В качестве окислителя для ЖРД использовалась азотная кислота, а горючего — керосин. Для привода турбонасосного агрегата ЖРД использовалась перекись водорода. В корне поднятого киля были расположены агрегаты управления и турбонасосы подачи компонентов топлива в камеру ЖРД. В остальном носовая часть фюзеляжа, крыло, стабилизатор и шасси остались без изменения, поскольку они были хорошо освоены на Е-2. Истребитель Е-50 получился уникальным. До этого у нас еще не было самолёта с силовой установкой, находящейся внутри фюзеляжа.

В отличие от Е-2, на самолёте Е-50 применили специальные кислотостойкие материалы и покрытия. Отметим, что уже на первой машине была предусмотрена установка двух 30-мм пушек НР-30 в нижней части фюзеляжа. Силовая установка Е-50 состояла из турбореактивного РД-9Е с тягой 3300 кГс - доработанного серийного РД-9Б с расширенным диапазоном применения по высоте и скорости, и расположенного над ним ЖРД С-155 с тягой 3800 кГс. Срезы сопел ЖРД и ТРД находились в одной плоскости. В развитой нижней части киля были расположены баки с окислителем, агрегаты управления и турбонасосы подачи компонентов топлива в камеру ЖРД. Под фюзеляжем по обшивке проходили две трубы для аварийного слива компонентов ракетного топлива. Радиооборудование самолета состояло из радиостанции РСИУ-3М, аппаратуры госопознавания "Барий-М", автоматического радиокомпаса АРК-5 и маркерного радиоприемника МРП-48П. Для обеспечения жизнедеятельности летчика на больших высотах использовали разработанный в ОКБ-918 скафандр СИ-3 с прозрачным гермошлемом, больше напоминавшим сферический аквариум, в который был вмонтирован плоский иллюминатор.

В 1956-1957 гг. были построены три опытных самолёта Е-50. Первый Е-50-1 построили на опытном заводе довольно быстро. К 1 ноября 1955 г. он был готов. 9 января 1956 г. первый опытный образец совершил первый полёт. Самолёт пилотировал лётчик-испытатель ЛИИ МАП В.Г.Мухин. Лётчик перед полётом облачался в скафандр с прозрачным гермошлемом сферической формы и плоским лобовым стеклом. Первый полёт с применением ЖРД состоялся 8 июня того же года. Продолжительность полёта при работе ЖРД на режиме максимальной тяги не более 3,1 мин. Время горизонтального полёта на высоте 20 000 м нe пpeвышaлo четырех минут с учетом торможения после выключения ЖРД. На первом опытном самолёте после нескольких полётов переделали фонарь кабины. Из-за чрезмерного аэродинамического нагрева фонаря остекление, выполненное из существующих в то время материалов, не выдерживало действующих нагрузок. Новый фонарь имел металлическую обшивку, в которой, кроме лобового стекла, по бокам имелись круглые иллюминаторы.

Всего было выполнено 18 полётов, причем ЖРД включался в трех. 14 июля 1956 г. самолёт Е-50, пилотируемый В.Г.Мухиным, потерпел аварию. Не долетев каких-то 700 м до ВПП, он коснулся земли. Самолёт получил сильные повреждения, а лётчик отделался лёгким испугом и продолжал испытательную работу. Вторую машину Е-50-2 испытывал лётчик-испытатель ЛИИ МАП В.П.Васин. Этот самолёт отличался от Е-50-1 формой хвостовой части фюзеляжа и установкой «ножа» на задней кромке руля поворота для увеличения площади вертикального оперения.

Самолёт Е-50-3 (боевой вариант - с установкой двух пушек НР-30, прицела АСП-5Н и СУВ), построенный в 1957 г., отличался увеличенной ёмкостью баков и удлиненной носовой частью фюзеляжа. На этой машине на испытаниях погиб лётчик НИИ ВВС Н.А.Коровин. Произошел взрыв, лётчик катапультировался, но не сработал механизм расцепки кресла и лётчика. Внешне самолёт значительно отличался от своих предшественников - с целью размещения радиооборудования и дополнительного запаса топлива у него удлинили носовую часть фюзеляжа, хвостовую в зоне установки ЖРД еще раз модифицировали, а также заострили кромки обечайки воздухозаборника. Существенному пересмотру подвергли топливную систему, приборное и электрооборудование. Для работы лётчика на больших высотах машину оснастили комплектом кислородного оборудования ККО-2М с высотным компенсирующим костюмом ВКК-3М и гермошлемом ГШ-4 с электрообогревом. Кроме этого, на машине смонтировали комплект высотной аппаратуры для работы в высотных условиях (до 25 км) с существующей самолетной аппаратурой связи (СПУ и радиопередатчиками).

Для дальнейших испытаний на заводе №21 была построена новая модификация — Е-50А. На нём был установлен ТРД АМ-11, а топливный бак для ЖРД был перенесен под фюзеляж. Первый самолёт Е-50А был построен в октябре 1957 г. В 1959 г. председатель ГКАТ П.Д.Дементьев предложил сосредоточить все усилия ОКБ на доводке МиГ-21. Самолёт Е-50 показал выдающиеся по тому времени данные. Было установлено несколько неофициальных рекордов высоты и скорости.

Тактико-технические характеристики Е-50
Экипаж   1
Размах крыла, м   8.11
Длина, м   14.85
Высота, м   
Площадь крыла, м2   21.00
Масса, кг   
- пустого самолета   5920
- максимальная взлетная   8500
Тип двигателя   1 ТРДФ АМ-9Е и 1 ЖРД С-155
Тяга, кгс   1 х 3800 + 1 х 1300
Максимальная скорость , км/ч   2460 (М=2.33)
Практическая дальность, км   450
Практический потолок, м   23000
Вооружение:   две 30-мм пушки НР-30