Е-152П был рассчитан под установку усовершенствованного двигателя Р15Б-300 и внешне отличался от Е-152-2 высоким гаргротом, тянувшимся до основания киля, а также новым фонарем без плоского лобового стекла. Гаргрот увеличили в связи с установкой трех дополнительных накладных топливных баков на фюзеляже за кабиной летчика. Общая емкость топливной системы составляла 6690 л (из них в накладных баках - 1760 л). Под фюзеляжем можно было подвешивать один подвесной топливный бак емкостью 1500 л. Общий максимальный вес топлива (с подвесным баком) достигал 6800 кг. В отличие от Е-152, эжекторы были заменены сужающимися - расширяющимися соплами, что уменьшило их длину на 253 мм. Хвостовое оперение Е-152П было идентично хвостовому оперению Е-152. Крыло также не отличалось от крыла самолета Е-152 за исключением небольшого аэродинамического гребня на нижней поверхности (на полуразмахе) и расположения ракет на законцовках. Для снижения нагрузки крыло оборудовали двумя законцовками большой площади, что увеличило его размах (по сравнению с крылом Е-152) на 1507 мм. Кроме того, в носовой части фюзеляжа Е-152П установили переднее горизонтальное оперение (ПГО) с размахом 3,50 м, которое предназначалось для улучшения продольной устойчивости при переходе звукового барьера.

Важной особенностью Е-152П стала установка на нем новой усовершенствованной системы вооружения. Ее основу должен был составлять радиолокатор "Ураган-5Б-80" (позднее этой станции дали название "Смерч"), рассчитанный на управление крупногабаритными тяжелыми ракетами класса "воздух-воздух" К-80. В процессе работы над новым вариантом РЛС ее главный конструктор Ф.Ф.Волков, пришедший в ОКБ-339 в ноябре 1958 года, организовал разработку на базе ранее созданных бортовых локаторов ряда новых блоков с характеристиками, превышающими характеристики блоков станции "Ураган-5Б". Прежде всего это касалось антенного блока разработки НИИ-17. Еще во время работы над проектом Е-152П конструкторами рассматривался целый ряд вариантов крыльевой подвески вооружения, начиная с традиционного (пилоны под крылом) и кончая самым необычным (пилоны на отогнутых законцовках крыла). Однако по аэродинамическим и прочностным соображениям первоначально решили все же остановиться на способе, принятом для перехватчика Е-152. Ракеты К-80 подвешивались непосредственно на усеченных законцовках крыла через АПУ. Аналогичная система вооружения "Смерч" (такой же локатор и те же ракеты) устанавливалась и на тяжелом дальнем перехватчике Ту-128 (первоначально называвшемся Ту-28) ОКБ-156 А.Н.Туполева. Опытный экземпляр перехватчика Е-152П, как уже упоминалось выше, был построен путем переделки Е-152-2. Построенная машина несколько отличалась от той, которую теоретически спроектировали и рассчитали в эскизном проекте. Реальной машине присвоили название Е-152М. Первоначально установленное цельноповоротное ПГО было в процессе испытаний снято (при этом на фюзеляже остались следы его неповоротной корневой части).

Е-152М проходил испытания, но и его постигла участь предшественников. Моторостроители так и не сумели довести двигатель. Кроме того, пуски ракет с АПУ, расположенных на срезах крыла, дали неудовлетворительные результаты. Из-за недостаточной жесткости законцовок ракета при пуске сходила с АПУ нестабильно, продолжала полет по непредсказуемой траектории и в результате теряла цель. Этот недостаток попытались устранить установкой концевых пилонов, отогнутых вниз на 90°, и выполнявших функцию концевых стабилизирующих поверхностей. Кроме того, рассматривалась возможность увеличения жесткости концевой части крыла при пуске ракет путем дополнительной установки в том же месте среза крыла небольших загнутых вверх законцовок. Однако анализ показывал, что, несмотря на возможность некоторого улучшения условий схода ракет с АПУ, по сравнению с подвеской на полуразмахе крыла (как это было на Е-152А) они были хуже. Поэтому доработку законцовок крыла на Е-152М производить не стали, и пуски опытных ракет пришлось прекратить. На месте срезов крыла установили нормальные законцовки. Испытания системы "Ураган-5" были приостановлены в 1961-1962 годах практически на начальном этапе в связи со сложностью входящих компонентов и запаздыванием процесса их создания, а также перераспределением ресурсов в пользу космической тематики и новыми идеями в концепции построения системы ПВО. "Тяжелые МиГи" 150-й серии фактически стали летающими лабораториями для отработки элементов новых комплексов перехвата воздушных целей (в частности, бортовых радиолокаторов, оборудования наведения, ракет, мощных двигателей и т.д.).

Практически то же произошло и с тяжелым перехватчиком Т-37 с двигателем Р15-300, созданным к 1960 году в ОКБ-51 П.О.Сухого. Построенная машина, внешне очень похожая на микояновские перехватчики серии "Е", из-за закрытия работ по теме "Ураган-5" даже не взлетела, и была впоследствии уничтожена. Из проходивших испытания дальних перехватчиков на вооружение авиации ПВО в 1965 году поступил лишь самолет Ту-128 с двумя двигателями АЛ-7Ф-2, уже отработанными, наконец, в серии. После завершения испытаний Е-152М в июле 1967 года машину продемонстрировали на выставке в аэропорту Домодедово. Ее фюзеляж украшали надпись "Е-166" и три маленькие звездочки, свидетельствовавшие об установлении мировых рекордов. Однако все это не соответствовало действительности. Как указывалось выше, рекорды устанавливались на первом опытном самолете Е-152-1, а название "Е-166" было придумано для ФАИ с целью соблюдения традиционной советской конспирации. После выставки Е-152М передали музею ВВС в Монино, где он экспонируется по сей день. Е-152А до 1965 года использовался в качестве летающей лаборатории для отработки новых систем вооружения и другого оборудования. В 1965 году при катастрофе в одном из испытательных полетов (по отработке автопилота) на нем погиб летчик-испытатель ОКБ-155 А.Кравцов.

В заключение следует отметить, что "тяжелые МиГи" 150-й серии оказались вполне удачными машинами. Впервые были освоены скорости, в 2,5 раза превышавшие скорость звука. Самолеты достигли статического потолка более 22000 м, что говорило о возможности перехвата высотных целей. Были применены новые высокотемпературные авиационные материалы, усовершенствовалась технология производства. Опыт, полученный конструкторами ОКБ А.И.Микояна, позволил в дальнейшем создать новый тяжелый перехватчик Е-155, запущенный в серийное производство и принятый на вооружение авиации ПВО под маркой МиГ-25П.