Výzboj letadla obsahuje jeden dvouhlavňový kanon GSh-23 ráže 23 mm s 200 náboji plus čtyři pylony pod křídly vhodné pro střely vzduch-vzduch AA-2 Atoll nebo AA-8 Aphid, raketomety UV-16-37, 500 nebo 250 kg pumy, rakety vzduch-země S-24 ráže 24 mm nebo odhazovací nádrže.

Do služby byl v SSSR zařazen v roce 1959. Spolu se Su-7 tvořil hlavní leteckou sílu států Varšavské smlouvy. Ve výzbroji SSSR jej v 70.letech nahradil MiG-23, ale u jiných uživatelů stále ještě slouží. Slouží tedy již více jak 30 let. V tom se podobá F-4 Phantom II. Je možné, že bude sloužit i v příštím tisíciletí v čínské armádě a armádách zemí východní Evropy.
V našem letectvu slouží od roku 1962. Technická životnost našich Mig-21 končí v roce 2005.

Uspořádání středového vzduchového kanálu s vestavěným radiolokátorem uprostřed příďového kužele spolu s pilotní kabinou, která plynule přechází ve hřbetní nástavbu, výrazně omezuje výhled dolů před letoun a dozadu za letoun. MiG-21 je celkově mimořádně výkonný a obratný letoun s dobrými letovými vlastnostmi, avšak včetně posledních verzí se jedná o typ nejen s malou vytrvalostí letu, ale i s nedostatky v oblasti avioniky (vybavení pro působení za všech povětrnnostních podmínek) a nosnosti bojového nákladu. Je však mimořádně dobrý z hlediska spolehlivosti, bojeschopnosti (typicky 6 bojových vzletů denně po dobu až několika dní) a mimo spotřebu paliva i nízkých provozních nákladů.

Jeho protivníkem byl F-4 Phantom II. V rukou rovnocenného pilota jej MiG-21 dokáže vymanévrovat.