И-320 (Р-1/Р-2/Р-3)- Всепогодный истребитель-перехватчик, создавался по программе всепогодного, барражирующего истребителя-перехватчика тяжелого типа. Опытный самолёт И-320 «Р-1» был построен в апреле 1949 г.

Стремясь сочетать в самолёте  дальность и высокую скорость, Микоян решил повторить апробированную аэродинамическую схему МиГ-15. Поскольку новый истребитель был задуман как двухдвигательный и двухместный, его компоновка оказалась непривычной. Поставить рядом крупногабаритные двигатели не удалось. Компоновщики нашли оригинальный выход, разместить двигатели друг за другом: передний в носовой части фюзеляжа с выхлопным соплом внизу, задний — в хвостовой части.

В двух фюзеляжных топливных баках вмещалось 3300 литров. Задний бак имел специальный 45 литровый отсек для питания двигателя в перевёрнутом полёте. Кроме внутреннего запаса топлива, И-320 мог нести два подвесных 750 литровых топливных бака.

Вооружение самолёта «Р-1» состояло из двух 37-мм пушек Н-37, расположенных по бокам носовой части фюзеляжа.

В начале 1949 г. был готов второй образец самолета «Р-2». На нем заменили двигатели на ВК-1, которые дали прирост скорости всего на 3%. Фонарь кабины был немного повыше, что улучшило обзор из кабины. В передней кромке крыла и стабилизатора установлены антиобледенители. Вооружение усилили, в передней части установлены три пушки Н-37, одна слева и две справа. В начале испытаний на И-320 «Р-2», как и на первой машине, стояла РЛС «Торий», но затем её заменили на РЛС «Коршун».

После ремонта модифицированный И-320 «Р-2» превратился в «Р-3». Также в новой модификации было уменьшено поперечное V крыла, увеличена длина интерцепторов, установлен автомат открытия воздушных тормозов и на каждую консоль был добавлен дополнительный аэродинамический гребень.