На МиГ-19С использовалось вооружение из трех 30-мм пушек НР-30, а на МиГ- 19П установили в корне крыла две 23-мм пушки НР-23 с боезапасом 120 выстрелов на ствол. Носовую пушку удалили, также, как и радиодальномер СРД-1. МиГ-19П мог нести под крылом контейнеры ОРО-57К с неуправляемыми ракетами. Полностью перепроектировали расположение воздухозаборников для системы охлаждения в хвостовой части. МиГ-19С имел три воздухозаборника, располагавшихся один над другим. На МиГ-19П было два воздухозаборника, слегка сдвинутых относительно друг друга. Кроме того, воздухозаборник, располагавшийся на МиГ-19С сразу за щитком бокового воздушного тормоза, сдвинули немного назад.
Машины раннего выпуска были оснащены радаром РП-1, а на более поздние МиГ-19П стала устанавливаться усовершенствованная РЛС РП-5 (кодовое обозначение НАТО Scan Odd). РП-5 имела увеличенные сектор обзора и дальность обнаружения цели, но внешне не отличалась от РП-1. РЛС РП-5 работала совместно с оптическим прицелом АСП-5НМ.
Некоторые МиГ-19П имели антенну ответчика СРО-2, располагавшуюся в носовой части фюзеляжа, позади круглого лючка. Некоторые истребители получали в строевых частях доработанный руль направления, по типу использовавшегося на МиГ-19ПФ, с триммером, которого изначально не было на МиГ-19П.
МиГ-19П стал первым сверхзвуковым всепогодным перехватчиком, принятым на вооружение в Советском Союзе. Эти самолёты стремились разместить в наиболее уязвимых для западных самолетов-разведчиков районах страны. Советские пилоты не раз пытались сбить нарушителей, но не добивались успеха. Зато МиГ-19П использовались для уничтожения аэростатов с фотооборудованием, которые также использовались Западом для разведки. 9 апреля 1960 года самолёт-шпион нарушил воздушную границу на юге СССР, но поднятые по тревоге МиГ-19П оказались не в состоянии перехватить его. 1 мая 1960 года, в День Международной солидарности трудящихся, МиГ-19П снова были подняты на перехват американского разведчика U-2. Пилот ЦРУ Френсис Гарри Пауэрс взлетел с авиабазы Пешевар в Пакистане, чтобы, пролетев 5900 км над территорией СССР приземлиться на авиабазе Бордо в Норвегии. Пентагон и Госдепартамент США рассчитывали, что в этом полёте будут сфотографированы такие важные объекты, как индустриальные центры, базы стратегических бомбардировщиков и позиции ЗРК.
К югу от Свердловска были запущены первые ракеты ЗРК В-75 "Двина", но ни одна из них не попала в U-2. На авиабазе Свердловска находился один новый истребитель Су-9, который перегоняли с завода в полк ПВО. На самолёте не было вооружения, а его пилот, капитан И. Ментюков не имел высотного костюма. Тем не менее, был отдан приказ перехватить U-2 и уничтожить его тараном. Наведение Су-9 осуществлялось с земли, но его пилот не смог обнаружить нарушителя. Из-за работы двигателя на форсаже истребитель вскоре израсходовал топливо и вынужден был вернуться на базу.
В 8:43 по местному времени с аэродрома Свердловска взлетели два МиГ-19П, пилотируемые капитаном Б. Айвазяном и лейтенантом С. Сафроновым, чтобы перехватить U-2 Пауэрса. Через несколько минут полёта они заметили большой взрыв в небе, который приняли за самоликвидацию зенитной ракеты. На самом деле, ракета В-75 всё-таки поразила U-2. Согласно советским данным, на самолёт-разведчик было нацелено четырнадцать зенитных ракет.