30 июля 1950 года Сталин провёл в Кремле совещание, на котором рассматривался вопрос создания новых самолётов для советских ВВС. Одной из главных задач считалось увеличение дальности полёта по сравнению с существующими на тот момент машинами. ОКБ МиГ получило задание создать вариант МиГ-17 с увеличенной дальностью полёта - именно с этого момента принято отсчитывать историю МиГ-19. Присутствовавший на совещании авиаконструктор А.С. Яковлев получил приказ продолжать работы по двухдвигательному дальнему всепогодному истребителю-перехватчику Як-25 (Flashlight по классификации НАТО), оснащенному радаром.
Новый проект ОКБ МиГ получил фирменное обозначение СМ-2 и военное И-360. Общее руководство работами осуществлял главный конструктор Анатолий Брунов, а его заместитель Ростислав Беляков курировал подразделения КБ, создававшие различные подсистемы машины.
Для самолёта было разработано новое крыло стреловидностью 550, в корневой части которого разместили 37-мм пушки Н-37Д с боезапасом. Такое размещение было предложено бригадой вооружения, возглавляемой Н. Волковым, и оно позволяло освободить носовую часть машины для установки другого оборудования.
СМ-2 отличался от СМ-1 удлинённым на 1,6 м фюзеляжем, размах крыла новой машины уменьшился с 9,26 м до 9,04 м, а вес вырос с 5219 кг до 6820 кг. Крыло СМ-1 имело три аэродинамических гребня (стандартное крыло МиГ-17), на СМ-2 установили только один. Посадочную фару перенесли с левого крыла под носовую часть фюзеляжа. Изменилась конструкция основных стоек шасси и их щитков. Нижний киль под хвостовой частью фюзеляжа вырос в размерах, чтобы увеличить базовую площадь самолёта. Машина так же получила Т-образное хвостовое оперение с высоко расположенным рулем высоты.
Первый прототип СМ-2/1 выкатили из опытного цеха ОКБ в апреле 1952 года, а лётные испытания начались 24 мая. Сначала самолёт был способен развивать лишь высокую дозвуковую скорость, но после установки двигателей АМ-5Ф в горизонтальном полёте удалось достичь М 1,19. За прототипом последовала вторая машина СМ-2/2, отличавшаяся конструкцией вооружения (короткие стволы пушек вместо длинных) и невозможностью нести 760-литровый подвесной топливный бак, как СМ-2/1. На прототипах во время первой фазы испытаний летали как лётчики фирмы, так и военные испытатели. Много неприятностей вызвало Т-образное хвостовое оперение, что однажды чуть не привело к потере одного из опытных самолётов. По результатам испытаний горизонтальное оперение перенесли на фюзеляж, одновременно увеличив его площадь. Вертикальное оперение также подверглось переделке - была увеличена площадь руля направления. После того как машины прошли доработку, им присвоили обозначение СМ-2 и СМ-2А соответственно. Позднее СМ-2А получил увеличенные аэродинамические гребни на крыле и новое обозначение СМ-2Б. Летом 1953 года оба самолёта передали на государственные испытания.
Госиспытания показали, что силовая установка удовлетворяла предъявленным к ней требованиям, но был выявлен ряд недоработок, требовавших внесения изменений в конструкцию перед запуском самолётов в серийное производство. В результате оба прототипа были модифицированы, чтобы стать эталонами для серии. В ходе модернизации на них установили новые двигатели АМ-9В, развивавшие на 550 кг большую тягу. Это потребовало изменения конструкции хвостовой части фюзеляжа, на которой появилось несколько воздухозаборников системы охлаждения ТРД. Самолётам присвоили обозначения СМ-9/1 и СМ-9/2 соответственно.
СМ-9/1 впервые поднялся в воздух 5 января 1954 года, и уже во втором вылете превысил в горизонтальном полёте скорость звука. Тогда же изменению подверглось вооружение. В корне крыла установили две 23мм пушки Н-23, а одну 37-мм пушку Н-37 разместили в носовой части фюзеляжа снизу, по правому борту. Кроме того, под крылом могли устанавливаться блочные держатели БД-3-56, на которых подвешивались 760-литровые топливные баки. СМ-9/2 получил удлинённую носовую часть фюзеляжа.
Летные испытания показали, что СМ-9/ 1 был на 380 км/час быстрее МиГ-17, а его потолок был на 900 м больше.
