55-й ИАП, возглавляемый майором Ивановым, войну начал, поднявшись в воздух с аэродрома Маяки. К началу войны основная база полка в Бельцах проходила реконструкцию. Там сооружалась бетонная взлетно-посадочная полоса, поэтому с апреля эскадрильи полка находились на полевых аэродромах. На базе оставалась только недоукомплектованная 1 -я эскадрилья капитана Ф. Атрашкевича. Звено лейтенанта А.И. Покрышкина находилось в Григориополе, а звено Фигичева у самой границы под Унгеном. Там же находилось и звено самого Атрашкевича. В Кишиневе находился командир третьего звена К. Селивестров. Для обороны базы там остался командир звена Миронов вместе с адъютантом эскадрильи Овчинниковым и пятью рядовыми пилотами.
Этой горстке летчиков пришлось отражать налет немецкой группы, насчитывавшей 20 Не 111 и 18 Bf 109. Во время налета погибли два человека, сгорели три МиГа и, что хуже, склад ГСМ. Летчики заявили два сбитых Не 111 и один Bf 109. Вскоре Миронов заявил сбитый Hs 126, а А. Саров - Ju 88. Звено Покрышкина вернулось на базу уже после налета.
Будущий советский ас в первый день войны по ошибке сбил в 16:30 Су-2 из 210-го ББАП. Иногда говориться, что жертвой Покрышкина стал Су-2 из 211-го ББАП, но этот полк вступил в бой только вечером того дня и потерь не понес.
До конца дня 55-й ИАП заявил 10 побед. Ф. Атрашкевичу иногда приписывают победу над Вольфгангом Шелльманом (Bf 109), хотя тот по официальным данным погиб в районе Гродно, будучи сбит И-153. Потери 55-го ИАП составили три самолета. В районе Бельцов были сбиты Овчинников и Суров, а Миронов погиб, совершая вынужденную посадку на самолете с остановившимся двигателем.
69-й ИАП из Одессы, располагавший пятью МиГами в первый день войны не понес потерь. В свою очередь, полк заявил три победы в районе Кишинева. Возможно, среди успешных пилотов были и те, что летали на МиГах.
В Прибалтийском ОБО и Ленинградском ВО боевые действия с участием МиГов были минимальны.
В первый день войны советская авиация понесла тяжелые потери. Пилоты люфтваффе заявили 1811 уничтоженный самолет, в том числе 322 сбитых в воздушных боях. По данным советской стороны в тот день было потеряно до 900 машин на земле, но эта цифра не включает серьезно поврежденных самолетов, брошенных и уничтоженных при отступлении.
Люфтваффе понесло сравнительно небольшие потери: 57 самолетов было потеряно безвозвратно, 4 требовали капитального ремонта. Небоевые потери составили 6 безвозвратно потерянных машин и 11 требующих ремонта. Румыны потеряли 14 самолетов. Таким образом, безвозвратные потери самолетов стран Оси составили всего 75 машин. Советская сторона сперва заявила 65 побед, потом это число увеличили до 76. Таким образом, получается, что заявленные победы весьма близки к фактическим.
В первые дни войны немцам удалось захватить на аэродромах множество практически целых или лишь слегка поврежденных МиГов. Всего в первый день войны гитлеровцы захватили 80 МиГов, в том числе 27 исправных, 20 требующих ремонта и 24 ремонту не подлежащих. В большинстве своем это были МиГи-3.
Первые попытки использовать истребители в составе систем ПВО советская сторона предприняла уже в понедельник. Например, 28-й ИАП участвовал в отражении налета на Львов, взаимодействуя с 4-й дивизии зенитной артиллерии ПВО. 23 июня полк насчитывал 36 МиГов-3 и 7 И-16. В течение следующих дней пилоты полка заявили 14 побед. В составе ПВО действовал также 69-й ИАП, частично оснащенный МиГами-3.
Наиболее крупной группировкой авиации ПВО был сформированный еще 20 июня 6-й ПАК ПВО Москвы. Корпус насчитывал 175 истребителей новых типов. 31 июля в корпусе было 129 МиГов-3: 42 штуки в 16-м ИАП, 27 в 27-м ИАП, 27 в 34-м ИАП, 18 в 233-м ИАП, а также 9 в 1-й ОАЭ и 6 в 2-й ОАЭ. В августе МиГи-3 поступили также в 120-й ИАП. 34-й ИАП был одним из первых полков, получивших новые истребители, это произошло еще в апреле.