В декабре 1954 года фирма Локхид, ЦРУ и ВВС США начали работы над разведчиком U-2, проводившиеся в отделении "Скани Уоркс" в Бурбанке, Калифорния. 4 июля 1956 года U-2 отправился с авиабазы Висбаден в Западной Германии в первый разведывательный полет над территорией Советского Союза.

Когда первые сведения о высотных характеристиках U-2, потолок которого превышал 21500, достигли СССР, они вызвали сильную озабоченность. Советские ВВС не имели ни одного самолёта, способного перехватить U-2. Сложившаяся ситуация повлекла создание в ОКБ МиГ проекта СМ-9В (В - высотный). Работы получили наивысший приоритет и в соответствии с выпущенными в 1955 году техническими требованиями нужно было как можно быстрее создавать истребитель, способный перехватывать западные высотные разведчики.

За основу был взял МиГ-19С, вес которого уменьшили, чтобы повысить высотность. Две пушки в корне крыла были демонтированы, осталась только НР-30 в носовой части фюзеляжа. Снова изменили расположение радиодальномера СРД-М, с нижней стороны левого борта его перенесли наверх, перед кабиной пилота. Таким был первоначальный вид МиГ-19СВ, но на некоторых машинах сохранилось вооружение из трёх НР-30 и радиодальномера на прежнем месте. Определить, что это МиГ-19СВ можно было только по четырем большим воздухозаборникам в хвостовой части фюзеляжа.

Другие меры по снижению веса включали отказ от установки тормозного парашюта ТП-19 и радиовысотомера РВ-2 вместе с его антеннами на нижней поверхности крыла. Для полёта на больших высотах была установлена кислородная система ККО-1. МиГ-19СВ был оснащен двигателями РД-9БФ тягой по 3250 кг, которые требовали дополнительного расхода воздуха для охлаждения. Для этого в хвостовой части установили четыре больших воздухозаборника.

Прототипу СМ-9/3Т присвоили бортовой номер «8 синий». Он был вооружен двумя ракетами Р-3 на пусковых устройствах АПУ-26. Две камеры для съемки пусков были установлены под правым крылом и одна – под левым. На самолете оставили лишь одну 50-мм пушку в правом крыле.

После завершения летных испытаний, МиГ-19СВ «17 красный», был помещен на хранение. Эта модификация имела такое же вооружение, как и МиГ-19С и небольшие усиливающие накладки на фюзеляже. В хвостовой части самолета располагались четыре больших воздухозаборника системы охлаждения.

СМ-50 был оснащен ЖРД РУ-013, вместе с топливом размещавшимся в подфюзеляжном контейнере У-19. Крыльевые пушки были сняты, но на фюзеляже остались усиливающие накладки. Радиодальномер СРД-1 установили в носовой части, перед кабиной пилота, а на его старом месте разместили еще одну антенну.

На СМ-50 один центральный подфюзеляжный гребень заменили парой боковых. Ракетница ЭКСР-46 была снята, а место ее установки закрыли обтекателем. Кроме того, на руле направления не было триммера, хотя он устанавливался на все серийные МиГ- 19С, на базе которых строились СМ-50.

В результате проведенных мероприятий вес пустого самолёта составил 5580 кг - на 230 кг меньше, чем у стандартного МиГ-19С. Параллельно с разработкой СМ-9В советские ВВС создавали высотный костюм ВСС-04А, который был очень неудобен и ограничивал движения пилота, но позволял ему сохранять работоспособность на высотах до 25000 м. Хотя костюм разрабатывался специально для СМ-9В, его стали вскоре использовать на обычных МиГ-19С, так как он позволял сохранить жизнь пилоту при внезапной разгерметизации кабины.

Первый полёт СМ-9В состоялся в 1956 году, лётные испытания проводили К.К. Коккинаки и В.А. Нефёдов. Самолёт был построен небольшой серией под обозначением МиГ-19СВ. 6 декабря 1956 года, во время войсковых испытаний в НИИ ВВС, лётчик-испытатель Н.И. Коровочкин достиг на истребителе рекордной высоты - 20740 м. примерно в то же время ЦРУ начало проводить длительные разведывательные полёты U-2 над территорией Советского Союза. Согласно опубликованным данным, американцы выполнили около 30 полётов до мая 1960 года, когда пилот ЦРУ Фрэнсис Гарри Пауэрс был сбит в районе Свердловска. Некоторые МиГ-19СВ позднего выпуска были оснащены усовершенствованными двигателями РД-9БФ-2. По лётным характеристикам МиГ-19СВ был практически идентичен МиГ-19С, лишь его максимальная скорость была больше на 30 км/ч. Несмотря на все проведенные доработки, МиГ-19СВ не смогли остановить нарушения воздушных границ СССР. В ходе операции "Over Flight" U-2 сделали тысячи детальных снимков советских военных объектов. Официально СССР не протестовал, поскольку не хотел, чтобы мир узнал, что советские истребители-перехватчики и зенитные ракеты не в состоянии помешать полётам U-2. В ходе разведывательных операций пилоты ЦРУ не раз наблюдали, как МиГ-19 и МиГ-21 безуспешно пытаются добраться до них, но советским машинам явно не хватало высотности.

Параллельно с созданием высотных истребителей в ОКБ Лавочкина создавался зенитно-ракетный комплекс В-75 "Двина", который был известен на Западе под обозначением SA-2 Guideline. Советское руководство считало, что ракеты более эффективны, чем пилотируемые самолёты, и поэтому на их разработку тратилась большая часть средств, выделяемых на исследования в рамках оборонного бюджета.

Прототип СМ-7/1 в своей первоначальной конфигурации с мачтой антенны позади кабины. Горизонтальное оперение выполнено по образцу МиГ-19 раннего выпуска.

СМ-7/1 на взлетно-посадочной полосе в Жуковском в ходе летных испытаний, проводившихся в 1954 году. Мачту антенны передвинули, а на пилонах под крылом подвесили 760-литровые топливные баки. Опытный самолет не имел вооружения.

МиГ-19Р представлял собой разведывательный вариант МиГ-19 и был построен в небольшом количестве. Самолет нес несколько камер АФА-39 в подфюзеляжном контейнере и мог вести разведку только днем.

В 1958 году Советский Союз приступил к копированию американской ракеты воздух-воздух Филко-Форд AIM-9 "Сайдвиндер", присвоив ей обозначение Р-3С (обозначение по классификации НАТО АА-2 Atoll). Для отработки самолёта-носителя был модернизирован МиГ-19С раннего выпуска.

Ракета Р-3С (изделие 310А) с инфракрасным наведением имела длину 2,838 м и весила 73,3 кг. Основным её недостатком была возможность использовать её при атаке только в заднюю полусферу цели. Продолжительность работы двигателя составляла 21 секунду, ракета была оснащена оптическим взрывателем. При взрыве боевой части образовывалось облако из 1000 осколочных элементов, имевшее форму диска.