作为一款简单廉价、便于大批量生产装备的前线战斗机，米格-21的设计思想体现了二战时期苏军"数量即正义"的建军思路，也就是在有限资源条件下，通过系统工程的组合，利用尽可能少的消耗，打造能够完成特定作战任务，并且尽可能高性能的战斗机，依靠数量上的绝对优势，彻底碾压敌人。这种思路和二战时期苏军的T-34"坦克海"战术非常接近，也是整个冷战时期，苏军建军的基本思想。
基于这一思想开发的米格-21战斗机产量极为巨大，根据统计，即使不算我国仿制发展的歼-7系列战斗机的话，米格-21在苏联的总产量就已经超过了1万架，而我国有超过3000架各型升级改进版的歼-7战斗机，再加上捷克斯洛伐克和印度等国家许可证生产的型号，米格-21的总产大概在15000架左右，仅次于米格-15战斗机的18000架，是人类产量最大的、且能飞2倍音速的喷气式战斗机。而如此巨大的产量，当然要广泛投入战场进行各种实战检验，而米格-21的征战历程，可以说有成功，也有失败。
米格-21首先投入作战的是越南。1966年4月，苏联向越南提供的首批米格-21战斗机正式列装越南空军。在米格-21抵达越南之前，越南空军就大量使用米格-17型战斗机和优势美军作战，而且取得了不错的成果。由于战后的第三代战斗机主要推崇高空高速性能，因此格斗性能不佳，飞机比较笨重，特别是美国当时迷信"空空导弹万能论"，因此早期投入越战的美军战斗机中，有相当数量没有装备航炮而只装备了空空导弹。但是早期空空导弹由于性能不稳定，其命中率一直很差，即使是以红外线为导引方式的响尾蛇空空导弹，其命中率也未超过10%，而在空空导弹打光，又没有航炮可以使用的情况下，美军飞机很多时候反而被轻巧灵活的越军米格-17打得满地找牙。根据统计，在1966年1～4月的4个月中，米格-17战斗机总共击落11架美军战斗机，而自己仅损失9架，作战效率反而高于技术上优于自己的美军战斗机。
从1966年的5月到12月期间，由于更新式的米格-21的到来，米格战斗机在交战中总共击落多达47架美军飞机，而自身仅损失12架，交换机差不多达到了惊人4：1，这是米格-21战斗机在越南，也是在全球范围内最为辉煌的一段历史。
由于当时苏联向越南提供的主要有米格-21PFM和米格-21MF两种型号，其中前者同样没有配备航炮，所以，越军针对米格-21的这一特点，设计一种打配合的战术。在越南地面远程警戒雷达发现来袭美机后，立即对其进行甄别确认，通常情况下越军更喜欢攻击笨重的F-105战斗轰炸机，而尽量避开F-4鬼怪式战斗机。因为F-105在越战中主要负责携带炸弹执行对地攻击任务，因此该机为了携带更多的弹药，机体结构比较笨重，再加上单发设计，导致飞机推重比较低，和越南米格战斗机对抗时，在技术上处于劣势一方。而F-4鬼怪式战斗机则要相对优越得多，和米格-17、米格-21等战斗机对抗可以算是旗鼓相当，而且该机在航电性能上还要超过米格战斗机。因此一般越军飞行员并不愿意招惹美军的F-4战斗机。
越南空军为米格-21制定的战术就是，当地面雷达站确认来袭美军飞机的数量和型号后，派遣米格-21起飞，利用超低空飞行潜入到美军机群后方，然后打开加力突然爬升。利用米格-21战斗机垂直机动性能好的特点（整个冷战期间，米格设计局的前线战斗机几乎都是垂直性能优异，但水平盘旋性能堪忧），快速爬升到美军机群后方，占据高度优势，然后对准美机俯冲，在导弹射程之内瞄准美军飞机发射AA-2环礁空空导弹攻击美军战斗机，后续型的米格-21MF还可以使用航炮扫射美军飞机。米格-21的整个攻击动作可以说一气呵成，无论空空导弹和航炮是否命中敌机，米格-21都绝不回头，而是继续俯冲到500以下，再拉平，这时候米格-21的飞行速度已经积累到超过2马赫，然后就此利用超低空地形掩护，快速脱离。这时候埋伏在四周的越军米格-17则一拥而上，用航炮扫荡混乱中的美军机群。
这种截击战术让美军防不胜防，而且没有特别有效的克制手段。当时的雷达系统还不具备下视下射能力，因此无法提早发现低空飞行的米格-21编队。而同时远程奔袭的美军由于缺乏预警飞机的支援，即使米格-21从背后爬升并占据了有利的高度，也很难发现，通常都是导弹或炮弹砸在自己头上才如梦初醒，这种情况下，即使是满载炸弹的F-4鬼怪式战斗机，也很难马上反应过来，并躲开米格-21的攻击，更笨重的F-105就只能眼睁睁的看着自己被击落。而且米格-21通常一掠而过，根本不和美机纠缠，在美机被打乱阵型后，还会有米格-17冲上来补刀，搞得美机疲于应付。根据战后统计米格-21和美军总体的飞机交换比为1：2.67，也就是米格-21损失一架，美军要损失2.67架战斗机。而如果具体到米格-21和F-4的交换比则为1：1.8，也就是说F-4战斗机每击落1架米格-21，自己就要损失1.8架。而且由于米格-21采用掠袭战术，一击而退，根本不和美军飞机纠缠，从而让美军陷入躲不开、打不过、追不上的尴尬之中。
在越战期间， 米格-21战斗机击落的最大飞机是美军的B-52战略轰炸机。在整个越南战争期间美军总共有30架B-52战略轰炸机被越军击落，其中29架是被萨姆-2地空导弹击落，而有1架是在"后卫"战役期间被米格-21战斗机击落。这也是B-52服役至今，唯一一次在作战中被敌方战斗机打下来。在整个越南战争期间，越军使用米格战斗机一共打出了12个王牌飞行员（王牌最低标准为击落对方5架飞机），而一名苏军教官在训练越军飞行员的间隙，也抽空驾机升空，一不留神就击落了6架美军飞机，成为越战中第一也是唯一的苏军王牌飞行员。
