Разработка учебно-тренировочного истребителя УТИ МиГ-21 Ф (заводское обозначение Е-6У) началась в соответствии с постановлением Совета министров от 11 ноября 1959 г. Заданием предусматривалось достижение следующих характеристик: максимальная скорость 2000-2200 км/ч, практический потолок – 20000 м, дальность полета без подвесного топливного бака – 1400 км. Длина разбега не должна была превышать 700 м с ракетами К-13, пробега без тормозного парашюта – 1200 м, с парашютом – 600 м.

По сравнению с МиГ-21Ф-13 доработали в основном носовую часть фюзеляжа по 18-й шпангоут, разместив там двухместную кабину курсанта и инструктора. Установили также новые основные тормозные колеса КТ-92 с дисковыми тормозами большей энергоемкости и увеличенного до 800 мм диаметра. Центральное тело ВЗУ имело три рабочих положения: первое – убранное, предназначенное для полета со скоростями до чисел М‹ 1,5; остальные – промежуточное и выдвинутое – были рассчитаны на числа М= 1,5 и 1,9. В состав вооружения входили две ракеты К-13, пулемет А-12,7 с боекомплектом 60 патронов, размещавшийся в подвесной гондоле, и прицел АСП-5НД, сопряженный с радиодальномером «Квант». Вместо ракет К-13 допускалась подвеска любого варианта вооружения самолета МиГ-21Ф-13. Катапультные кресла остались прежними – «СК», но без защиты пилотов фонарем, поскольку подвижные его части стали открываться вбок.

Первый прототип Е-6У/1, построенный в 1961 году, облетал летчик-испытатель ОКБ П. Остапенко. В феврале этого же года машину № 61 передали в 8-й ГНИКИ ВВС (такую аббревиатуру получил ГК НИИ ВВС после объединения с 6-м ГосНИИ ВВС), а с 28 марта начались ее государственные испытания. В состав испытательной бригады входили ведущий инженер В.П. Юдин, летчики-испытатели B.C. Серегин и Н.И. Дивуев. Спустя месяц испытания прервали, отправив самолет на доработку из-за недостаточного запаса продольной устойчивости.