Первоначально новому учебно-тренировочному истребителю планировали присвоить наименование МиГ-11, но затем его оставили прежним УТИ МиГ-9. В соответствии с планом серийного производства, куйбышевский авиазавод No.1 им. Сталина должен был выпустить до конца 1948 года 60 "спарок". Однако в связи с запуском в серию более совершенного истребителя МиГ-15 и сворачиванием выпуска МиГ-9, надобность в самолетах УТИ МиГ-9 отпала. Уже в ноябре 1948 года в ОКБ-155 начали разработку двухместной модификации самолета МиГ-15, работы по которому начались на основании требований ВВС, выдвинутых военными в акте по результатам государственных испытаний третьего опытного экземпляра истребителя МиГ-15 (С-3). 27 февраля 1949 года главный конструктор А.И.Микоян утвердил общий вид нового учебного самолета. В соответствии с постановлением Совета Министров СССР и ЦК КПСС No.1391-497 от 6 апреля того же года коллективу ОКБ-155 уже официально была поручена разработка учебно-тренировочного варианта истребителя МиГ-15 в целях обеспечения обучения летного состава ВВС полетам на новой реактивной технике. Опытный экземпляр самолета УТИ МиГ-15, получивший заводское обозначение И-312 и шифр "СТ", был переделан из серийного истребителя МиГ-15 No.104015 производства завода No.1 в течение марта-мая 1949 года.

Инструкторскую кабину на УТИ МиГ-15 разместили за счет уменьшения первого фюзеляжного топливного бака. Обе герметические кабины оборудовали катапультными сидениями и сбрасываемыми с помощью пиромеханизма фонарями. При нормальной эксплуатации фонарь передней кабины откидывался вправо, а задней - сдвигался назад. Изменению также подверглись управление самолетом и топливная система. Систему управления из кабины инструктора кинематически связали с управлением учлета. Управление элеронами облегчили путем установки бустера, а управление рулем высоты - увеличением на 3% аэродинамической компенсации. Кроме того, угол установки стабилизатора увеличили на 2°. Топливная система включала три фюзеляжных топливных бака общей емкостью 1110 л и два подвесных бака по 260 л. Также на самолете установили две аккумуляторных батареи 12-А-30 для обеспечения автономного запуска двигателя. Специальное оборудование машины состояло из автоматического стрелкового прицела АСП-1Н, приемо-передающей радиостанции РСИ-6К, радиополукомпаса с отметчиком РПКО-10М, переговорного устройства СПУ-2М, кислородного прибора КП-14 и фотоаппарата АФА-ИМ. Вооружение состояло из одной 23-мм пушки НР-23 с боезапасом 80 патронов и одного пулемета УБК-Э с боезапасом 150 патронов. Как и на истребителе МиГ-15, все агрегаты стрелково-пушечной установки "спарки" монтировались на специальном опускающемся лафете. Для контроля учебно-тренировочных заданий по воздушной стрельбе самолет также оснащался фотокинопулеметом С-13. Под крылом была предусмотрена подвеска двух бомб калибра 50 или 100 кг на бомбодержатели БД2-48 МиГ.

23 мая 1949 года опытный экземпляр самолета УТИ МиГ-15 был выпущен на заводские летные испытания. Для их проведения назначили бригаду в составе ведущего инженера К.П.Ковалевского, ведущего летчика-испытателя И.Т.Иващенко и механика И.Д.Объедкова. После завершения наземной отработки и устранения выявленных дефектов 27 июня 1949 года состоялся первый вылет машины "СТ". Заводские испытания, в которых также принимал участие летчик-испытатель В.Н.Юганов (испытания на штопор, перегрузки, дальность и отстрел оружия), завершились 20 августа, а 27 августа И.Т.Иващенко перегнал самолет в ГК НИИ ВВС для предъявления на госиспытания. Государственные испытания опытного учебно-тренировочного истребителя УТИ МиГ-15 продолжались до 25 сентября. Ведущим инженером был назначен инженер-капитан Сырцов, ведущим летчиком-испытателем капитан С.Г.Бровцев и вторым летчиком инженер-подполковник А.С.Розанов. В облете машины принимали участие подполковники Ю.А.Антипов, И.М.Дзюба, В.Г.Иванов, инженер-подполковник А.Г.Терентьев и инженер-майор В.П.Трофимов. Самолет СТ испытания прошел удовлетворительно. Устранение замечаний ГК НИИ ВВС было рекомендовано провести с первой серийной машины.

С октября 1949 года по 1 апреля 1950 года опытный экземпляр УТИ МиГ-15 находился в Кубинке и эксплуатировался летным составом 324-й ИАД как учебная машина с целью всесторонней проверки и оценки его эксплуатационных возможностей. В начале апреля 1950 года машину вернули ОКБ-155 для осмотра после пробной эксплуатации и устранения недостатков. В соответствии с требованиями военных для увеличения дальности действия радиосвязи и радиополукомпаса на самолете увеличили действующую высоту антенны, подняли вверх рамку РПК и установили дополнительные изоляторы для внутренних вводов антенны. Доработке подвергли кабины учлета и инструктора: в первой кабине по бортам установили защитные щитки и уменьшили трафаретку крана герметизации для увеличения зазора от руки при катапультировании, а во второй - установили магнитный компас КИ-11 и указатель давления топлива и масла ЭМИ-3Р, защитные щитки по бортам кабины, изменили расположение ручки крана закрылков для обеспечения требуемого зазора от руки при катапультировании, а также установили над приборной доской увеличенную шторку с развитыми углами для уменьшения бликов на стеклах фонаря. Обдув стекол фонарей, предотвращавший их запотевание, улучшили путем введения в первой кабине дополнительных нижних коллекторов обдува боковых стекол откидной части фонаря, а в задней кабине питание коллектора обдува фонаря выполнили отдельной магистралью непосредственно от крана с увеличением сечения подводящего трубопровода с 18х16 до 27х25. Кроме того, ввели обогрев ног в передней кабине.

Систему запуска двигателя РД-45Ф в воздухе выполнили аналогично установленной на истребителе МиГ-15 No.101003 (СВ), на котором данная схема успешно прошла испытания в ГК НИИ ВВС. Также с целью улучшения подхода к мерной линейке и горловине коробки приводов для контроля уровня масла был введен дополнительный лючок. Кроме указанных выше доработок, на опытной машине установили улучшенные гильзоотвод и звеньеотвод пулемета УБК-Э, обеспечивающие более надежные выводы гильз и звеньев, крепление обтекателей стволов сделали по типу серийного истребителя МиГ-15. Приборная доска опытной машины СТ была выполнена как истребителях МиГ-15 первых серий. В дальнейшем на МиГ-15 в серийном производстве устанавливалась новая приборная доска с полной амортизацией, одобренная специалистами ГК НИИ ВВС. На УТИ новая приборная доска внедрялась с первой серийной машины одновременно с прицелом АСП-3Н. С 3 по 15 мая 1950 года опытный УТИ МиГ-15 прошел контрольные заводские испытания с целью проверки эффективности проведенных мероприятий. В состав бригады испытателей вошли ведущий инженер У.Л.Лекманов, ведущий летчик-испытатель А.Н.Чернобуров и второй летчик С.Амет-хан. Первый контрольный полет состоялся 5 мая. По отзывам летчиков-испытателей после устранения дефектов самолет стал намного лучше. Радиополукомпас после перестановки его рамки работал хорошо, при этом дальность действия обеспечивалась до 190-200 км (по ТТТ 150-200 км), а чувствительность находилась в пределах нормы. Надежная двухсторонняя радиосвязь с наземной радиостанцией поддерживалась на расстоянии 125 км (по ТТТ 120 км). После пребывания на высоте 12000 м в течение 28 минут, где отмечалась температура -59°С, замерзания фонаря не было. Температура внутри обеих кабин держалась на уровне +5°С и ниже не опускалась. Отстрел пулемета УБК-Э на земле (402 выстрела) и в воздухе (192 выстрела на пикировании) прошел без задержек и перезарядок по вине агрегатов установки. Также летчики отметили, что кран герметизации в первой кабине и кран закрылков во второй катапультированию не мешали.

17 мая 1950 года опытный экземпляр УТИ МиГ-15 вновь поступил в ГК НИИ ВВС на контрольные испытания, которые завершились через шесть дней с удовлетворительными результатами. Всего в период с мая 1949 года по май 1950 года машина СТ выполнила 601 полет, в том числе 33 на заводских испытаниях, 58 на госиспытаниях в ГК НИИ ВВС, 502 в 324-й ИАД, восемь на контрольных заводских и семь на контрольных государственных испытаниях. По своим летным качествам и технике пилотирования УТИ МиГ-15 в основном не отличался от самолета МиГ-15. Уменьшение нагрузок на ручку управления от элеронов и руля высоты значительно облегчили управление, однако усилия от руля поворота остались велики. Как и в случае с МиГ-15, на испытаниях учебная машина показала превышение предъявляемых к ней тактико-технических требований. При полетной массе 4788 кг максимальная скорость "спарки" на высоте 5000 м составила 1004 км/ч, вместо заказанных 970, а на высоте наибольшего значения равной 3000 м - 1010 км/ч. Требуемую 1000-километровую дальность полета с ПТБ на высоте 10000 м самолет превысил на 340 км. Правда, время набора высоты 5000 м было на 0,25 мин больше предписанных 2,5 мин. Кроме того, УТИ МиГ-15 стал первым самолетом, который был оснащен автономным запуском. При помощи двух аккумуляторных батарей 12-А-30 обеспечивался пятикратный запуск двигателя РД-45Ф.

Штопорил УТИ МиГ-15 аналогично серийному истребителю МиГ-15. При потере скорости до 220-230 км/ч самолет предупреждал летчика о срыве в штопор легким дрожанием, при этом несколько поднимая нос. При даче рулей на вывод после двух витков, как из правого, так и из левого штопора самолет выходил с запаздыванием до одного витка. Правда, если левый штопор был устойчивым, то правый нет. Вначале самолет бросало с крыла на крыло, и только затем наступал равномерный штопор, более пологий, чем правый. Потеря высоты за два витка с выводом составляла 2200 м при вводе в штопор с высоты 7000 м. Задняя кабина по обзору вполне обеспечивала инструктору правильное и своевременное исправление ошибок курсанта, но отсутствие некоторых приборов контроля силовой установки не позволяло в полном объеме следить за работой двигателя. В целом, учебно-тренировочный истребитель УТИ МиГ-15 военным понравился. Серийный выпуск самолетов УТИ МиГ-15, получивших заводское обозначение "изделие 10", был освоен на четырех авиазаводах. Одним из первых стал куйбышевский авиазавод No.1 им. Сталина, который начал производство "спарок" в июле 1950 года и выпускал их до 1953 года включительно. За это время из сборочного цеха вышел 881 самолет, а также 10 машин в разобранном виде и одна учебная (нелетная).

Во II квартале 1953 года началось освоение производства УТИ МиГ-15 на авиазаводе No.153 им.Чкалова. "Спарки" в Новосибирске выпускались вплоть до конца 1954 года (построили 924 самолета). Из-за не поставки пулеметов УБК-Э, завод No.153 был вынужден в IV квартале 1954 года перейти на установку пулеметов А-12,7, выпустив 99 машин с таким вооружением. Если заводы No.1 и No.153 делали "спарки" наряду с боевыми самолетами, то харьковский авиазавод No.135 и улан-удинский авиазавод No.99 специализировались только на учебно-тренировочных модификациях. Первый в период с 1950 по 1954 год изготовил 511 машин. Выпуск УТИ МиГ-15 на втором продолжался дольше всего - с 1951 по 1959 год из сборочного цеха завода No.99 вышло 1117 учебных самолетов. Совершенствование УТИ МиГ-15 продолжилось буквально сразу же после завершения государственных испытаний. По итогам испытаний военные потребовали от ОКБ-155 установить на "спарку" оборудование для слепого расчета на посадку ОСП-48, в состав которого входили автоматический радиокомпас АРК-5, радиовысотомер РВ-2 и маркерный радиоприемник МРП-48. В соответствии с этим, а также на основании постановления Совета Министров СССР и ЦК КПСС No.3157-1351 от 14 июля 1950 года, в опытном производстве ОКБ-155 в кратчайшие сроки опытный экземпляр УТИ МиГ-15 (СТ) оборудовали системой ОСП-48.

Доработанный вариант машины получил обозначение СТ-2. В связи с установкой нового радиооборудования пушку НР-23 демонтировали, оставив один пулемет УБК-Э с боезапасом 150 патронов. Соответствующей доработке подвергли фюзеляж, оборудование и лафет. Емкость первого топливного бака уменьшили с 95 до 80 л. Заодно были устранены дефекты, выявленные во время госиспытаний машины СТ, в частности, в передней кабине установили магнитный компас КИ-11, в систему наддува кабин включили фильтр ГФ-1103, установили улучшенный звеньеотвод пулемета УБК-Э, а также новую горловину для улучшения условий контроля при заправке масла. После проведения всего объема доработок нормальная полетная масса самолета СТ-2 составила 4820 кг. 27 июля 1950 года машину перевезли в ЛИИ МАП на летную станцию ОКБ-155. Для проведения заводских летных испытаний была назначена бригада, в которую вошли ведущий инженер К.П.Ковалевский, помощник ведущего инженера А.А.Сорокин и ведущий летчик-испытатель А.Н.Чернобуров. После сборки и устранения выявленных недостатков 4 августа 1950 года состоялся первый вылет самолета СТ-2. Всего летчик-испытатель А.Н.Чернобуров выполнил 8 полетов, еще один полет, заключительный, сделал летчик-испытатель ЛИИ МАП Д.В.Зюзин.

Испытания показали, что работа оборудования системы ОСП-48 отвечает тактико-техническим требованиям. Дальность действия радиокомпаса АРК-5 составляла 200 км, девиация 15-20°. Радиовысотомер РВ-2 работал удовлетворительно в обеих кабинах, а его показания в рабочем диапазоне были устойчивы и соответствовали техническим условиям (ТУ). Крен самолета до 30°, выпуск шасси, закрылков и тормозных щитков на показания РВ-2 не влияли. Запас чувствительности радиовысотомера на первом диапазоне составлял 300 м, а на втором - 1600 м. Работа маркерного приемника МРП-48 также была признана удовлетворительной, код маяка на испытаниях читался уверенно. Остаточная девиация не превышала 5° для компаса КИ-11 при полностью выключенном оборудовании и 2° для компаса ДГМК-3. Также в процессе испытаний была проверена работоспособность размещенного на лафете оборудования системы ОСП-48 при стрельбе из пулемета УБК-Э. Радиооборудование как во время, так и после стрельбы работало нормально и в воздухе и на земле. Чувствительность и калибровка радиовысотомера РВ-2 не изменялись. Правда, в целях увеличения срока службы аппаратуры при отстреле оружия на земле рекомендовалось снимать установленные на лафете приемник АРК-5, МРП-48 и приемопередатчик РВ-2. Также было установлено, что автоматика пулемета УБК-Э работала удовлетворительно, и задержек по вине звеньеотвода не было.

7 сентября 1950 года летчик-испытатель Г.А.Седов перегнал машину СТ-2 в ГК НИИ ВВС на государственные испытания, которые завершились с удовлетворительными результатами. Установка оборудования слепой посадки ОСП-48 была внедрена в серийное производство: на заводе No.1 с самолета No.10444, на заводе No.99 с самолета No.10990401, на заводе No.135 с самолета No.-0213501 по No.0213510 и с No.0313501, на заводе No.153 с самолета No.0115301. В соответствии с постановлением Совета Министров СССР и ЦК КПСС No.1416 от 24 января 1952 года и вышедшим на следующий день приказом МАП No.97 серийный самолет УТИ МиГ-15 No.10501 был оборудован ультракоротковолновой радиостанцией РСИУ-3 "Клен" и ответчиком системы радиоопознавания "Барий-М". Одновременно с этим, в передней и задней кабинах установили электрические указатели поворота ЭУП-46. Для проведения летных испытаний нового оборудования назначили бригаду, в состав которой вошли ведущий инженер П.В.Петербургский, ведущий летчик-испытатель Г.А.Седов и начальник ЛИС К.П.Ковалевский. С 12 по 15 марта проводились наземные, а с 22 по 26 марта включительно - летные испытания радио- и радиолокационного оборудования, в процессе которых было выполнено семь полетов.

На испытаниях дальность уверенной двухсторонней радиосвязи с наземной станцией РАС УКВ ЛИИ МАП на высоте 1000 м составляла 120 км, что в полной мере отвечало ТТТ ВВС и техническим возможностям радиоаппаратуры. Дальность действия радиоответчика опознавания "Барий-М" проверялась в ГК НИИ ВВС на высотах 1000, 3000 и 6000 м. При работе с наземным запросчиком "Магний 3" дальность составляла 70, 145 и 160 км соответственно, а при работе с самолетным запросчиком соответственно 60, 115 и 160 км (по ТУ на высоте 1000 м - 50 км). При этом отношение дальности опознавания к дальности обнаружения самолета радиолокатором П-3 на высотах 1000, 3000 и 6000 м составляло соответственно 1,5, 1,6 и 1,52 при полете от наземной станции, и 1,5, 1,47 и 1,67 при полете на станцию, что также удовлетворяло ТУ ВВС (по ТТТ 1,1-1,2). Размещение приборов ЭУП-46 в кабинах было удовлетворительным и обеспечивало пользование ими как дублирующими приборами в случае выхода из строя авиагоризонта АГК-47Б.

Самолет УТИ МиГ-15 с радиостанцией РСИУ-3 и системой радиоопознавания "Барий-М" успешно прошел госиспытания, после чего установка нового оборудования была внедрена в серийное производство: на заводе No.1 с самолета No.10501, на заводе No.99 с самолета No.10990907, на заводе No.135 с самолета No.09009, на заводе No.153 с самолета No.0115301. Особое место в истории учебно-тренировочного истребителя УТИ МиГ-15 занимают испытания систем аварийного покидания самолета. Первым в этом деле также был уже упоминавшийся УТИ МиГ-9 (ТФ-2), на котором началась отработка катапультных кресел и снаряжения летчика. 29 сентября 1948 года самолет УТИ МиГ-9 (ТФ-2) был предъявлен на государственные испытания системы катапультирования, которые проходили в ЛИИ МАП в период со 2 октября по 18 ноября. В целом работа получила положительную оценку, а применение катапультного кресла было рекомендовано на серийных истребителях с целью спасения летчика в аварийных ситуациях. В дальнейшем испытания систем катапультирования также проводились на самолете УТИ МиГ-9 (ТФ-2). Однако с появлением более совершенной двухместной машины УТИ МиГ-15 испытания были перенесены на нее. Первоначально разработку на базе УТИ МиГ-15 летающей лаборатории "для испытаний стандартного катапультного кресла самолета-истребителя" предполагалось провести в 1953 году в ОКБ-918 главного конструктора С.М.Алексеева (тема No.14-918). Однако поскольку работа по созданию стандартного кресла в план ОКБ-918 включена не была и не проводилась, поэтому необходимости в оборудовании летающей лаборатории не было. А в декабре 1953 года руководство ОКБ-918 обратилось в МАП с просьбой снять это задание.

Для проведения летных испытаний систем катапультирования, на базе новой "спарки" в ОКБ-155 был разработан проект самолета, получивший шифр СТ-10. На трех доработанных УТИ МиГ-15 проходили отработку различные катапультные кресла, в том числе и кресло с защитой летчика фонарем, обеспечивающее безопасность при аварийном покидании на больших скоростях таких самолетов, как Е-2А (МиГ-23), Е-5 (МиГ-21), Е-50 и И-3У. Так, например, в 1956 году по результатам испытаний были разработаны новые конструкции ввода парашюта в воздушный поток, замки соединения сидения с фонарем и система сброса фонаря. В свою очередь массовое поступление в строевые части реактивных истребителей МиГ-15 требовало кроме создания двухместной учебно-тренировочной модификации разработать машину, на которой летный состав мог бы тренироваться в аварийном покидании самолета. Работу по проектированию на базе УТИ МиГ-15 машины для учебного катапультирования в соответствии с приказом МАП No.234 от 10 декабря 1953 года поручили коллективу ОКБ-918. По теме No.421 был разработан эскизный проект самолета, получившего шифр СТК, который был одобрен и утвержден УОСАТ ВВС в апреле 1954 года. Макет самолета изготовили на авиазаводе No.153 при участии специалистов ОКБ-918. После согласования с главным конструктором ОКБ-155 комплект рабочих чертежей в конце мая передали заводу No.153 для изготовления опытного экземпляра самолета СТК и проведения летных испытаний. Предъявленный ВВС макет также был одобрен, и с 1 июня его утвердила макетная комиссия.

Благодаря ударной работе задание по созданию самолета для учебного катапультирования было выполнено на месяц раньше срока, предусмотренного тематическим планом. В апреле 1955 года в ГК НИИ ВВС успешно завершились государственные испытания машины СТК, после чего самолет был рекомендован для серийного производства. После устранения выявленных дефектов и проведения контрольных испытаний УТИ МиГ-15 в варианте СТК был запущен в серийное производство на заводе No.99. Для этого вся разработанная в ОКБ-918 техническая документация была передана в Улан-Удэ, кроме того, непосредственное участие в освоении серийного выпуска самолета СТК принимали специалисты ОКБ-918. Отработка новых узлов и деталей, а также разработка и утверждение технологии были закончены в установленные сроки, а уже в декабре 1955 года на заводе No.99 был изготовлен первый серийный самолет СТК.