После окончания академии назначается в Государственный Краснознаменный научно-испытательный институт Военно-воздушных сил на должность летчика-испытателя, где и трудится в течение 27 лет до 1978 года.
В испытательном институте, который время от времени менял свое название, но всегда занимался государственными испытаниями самолетов и летными исследованиями, С. А. Микоян, перемещаясь по служебной лестнице, всегда был значимой фигурой, последовательно руководя подразделениями и, если хотите, соединением испытателей, вплоть до руководства самим Институтом в роли первого заместителя начальника НИИ ВВС. При этом он не отвыкал от конкретной инженерии, продолжал интенсивные сложные и ценные полеты в качестве летчика-испытателя, был и оставался авиатором, обладавшим широким кругозором, интеллигентным человеком, принимаемым всем военным и промышленным испытательным сообществом доверительно, а летчиками просто за своего.
Летчики и не могли относиться к нему иначе, потому что, несмотря на отточенное воздушное мастерство, осмысленную подготовку к каждому полету и уважительное отношение к методу, за плечами Степана накапливался в испытательных полетах не меньший, чем у других, солидный, как говорят, «джентльменский набор» непредвиденных, а то и предвиденных летных происшествий различной сложности, сопутствовавших избранной профессии. В таких случаях для успешного завершения полета, сохранения самолета и попутно собственной жизни требовались хладнокровие, мужество, находчивость, верность товариществу и что-то еще — качества, высоко ценящиеся летчиками-испытателями всех стран и присущие автору этих воспоминаний.
Оценивая в своей работе самолеты различных конструкций, схем, характеристик и назначений (количество различных типов самолетов и их модификаций, в судьбе которых довелось участвовать автору книги, приближалось к сотне), размышляя над проблемами самолетостроения, автор был непременным, желанным и авторитетным участником разработок тактико-технических требований к перспективным самолетам страны. Иначе говоря, он активно участвовал в формировании путей развития отечественной авиации.