Первый прототип, получивший обозначение Е-2, впервые поднялся в воздух с аэродрома ЛИИ в Жуковском (также известен как аэродром Раменское, а ранее – Кратово) 14 февраля 1955 г. Аэропланом управлял летчик-испытатель микояновской фирмы Г.К. Мосолов Прототип Е-2 был оснащен радиостанцией РСИУ-4, радиокомпасом АРК-5, радиолокационным дальномером «Радаль – М» и прицелом АСП-5Н. Вооружение состояло из двух автоматических казнозарядных нарезных орудий НР-30 калибра 30 мм, установленных в нижней части фюзеляжа по одной справа и слева от продольной оси самолета. Уникален был сделанный из акрила монолитный фонарь кабины. Фонарь откидывался на петлях вперед. Считалось, что при катапультировании откинутый вперед фонарь кабины будет защищать пилота от напора воздушного потока.

Прототип Е-50 стал развитием прототипа Е-2, всего в 1955 – 1957 г.г. было построено три опытных самолета Е-50. Е-50 дополнительно оснащались ЖРД С-155 конструкции Душкина, установленным над двигателем АМ-9Е. Первый прототип Е-50/ 1 совершил первый полет 9 января 1956 г..

14 июля 1956 г. Е-50/1 был разбит на посадке. На втором прототипе Е-50/2 изменили конструкцию хвостового оперения, 17 июня 1957 г. на этой машине была достигнута высота 25 600 м, а через несколько дней самолет разогнался до скорости 1460 км/ч. На третьем прототипе Е-50/3 была удлинена носовая часть фюзеляжа и увеличен запас топлива. В одном из полетов на третьем прототипе разрушилось хвостовое оперение, летчик-испытатель Н.А. Коровин погиб. У двигателистов на выходе уже был почти готов двигатель АМ-11, более мощный чем АМ-9. Установка боле мощного ТРД делала ненужным вспомогательный ЖРД, поэтому работы по теме Е-50 прекратили.

Прототип Е-2 отлетал лишь часть программы заводских испытаний. Программу завершили на прототипе Е-2А с двигателем АМ-11 и удлиненным соплом. От Е-2 самолет Е-2А отличали также установленные на верхней поверхности крыла перегородки Стурминского, снижавшие боковую составляющую обтекавшего крыло воздушного потока. Приемник воздушного давления на Е-2А был смонтирован на верхней поверхности носовой части фюзеляжа. Полеты на Е-2А но программе заводских испытаний начал в 1956 г. Г.К. Мосолов, затем на самолете стали летать В.А. Нефедов и Г.А. Седов. На заводе № 21 изготовили небольшую партию из пяти предсерийных самолетов, которые короткий период времени обозначались МиГ-23. Самолеты поступили для проведения эксплуатационных испытаний в НИИ ВВС.

Прототип Е-2А вместе с прототипом Е-5 демонстрировался на воздушном параде в Тушине 24 июня 1955 г. Западные специалисты из НАТО присвоили стреловидному Е-2А кодовое наименование «Faceplate», а треугольному Е-5 – «Fishbed». К этому времени советские специалисты уже убедились в преимуществах треугольного крыла. Тема Е-2/Е-2А была закрыта, но отказать себе в удовольствии поводить за нос западных экспертов коварные русские конечно не смогли.