米格-15最先接受战火洗礼的地方是在中国。解放战争刚结束时，台湾的国民党飞机时常空袭大陆的东南沿海，尤其是上海。在中国的邀请下，苏联空军一支装备米格-15的部队进驻中国东南沿海。1950年4月28日，卡林科夫上尉击落一架洛克希德P-38“闪电”式战斗机，曾经向老鹰捉小鸡一样击落山本五十六的座机的P-38碰上了如雷霆似闪电的米格-15，只有自认晦气了。5月11日，伊利亚欣 卡连科上尉击落了一架B-24轰炸机。但是米格真正的辉煌开始于朝鲜。米格-15一诞生，就遇上了朝鲜战争。这是米格历史上最辉煌的时刻，米格的名字从此响亮。
后掠翼是战后航空技术的一个分水岭。在平直翼时代，喷气发动机的优势不能完全显示出来，相对于螺旋桨飞机在速度上的提高不是很大，有时甚至还不如螺旋桨飞机快。即使在今天，平直翼的A-10喷气式攻击机的最大速度也还比第二次世界大战时期的P-51螺旋桨战斗机要慢一点。
美国在后掠翼问题上迟钝了一点，在战后缴获德国的后掠翼研究成果时才恍然大悟。除了波音B-47轰炸机外，北美F-86“佩刀”式战斗机是美国第一代后掠翼飞机。北美F-86在开始研制时，是从美国海军FJ-1“暴怒”改进而来的。这是一架平直翼喷气式战斗机。在获悉后掠翼技术之后，北美果断地中途换马，改用35度后掠翼，成为美国的第一架后掠翼战斗机。但朝鲜战争爆发的时候，F-86还没有大量服役，相比于米格-15来说已经落后的洛克希德F-80和共和F-84才是美国空军第一代喷气战斗机的主力。
米格-15对F-80、F-84等平直翼喷气式战斗机占有很大的速度、高度和火力优势，对依然在服役的第二次世界大战水平的螺旋桨战斗机如P-51（朝鲜战争期间改称F-51）优势更明显，对于螺旋桨的B-29轰炸机则是灾难性的。但世事无常，喷气式战斗机之间的第一次空战以米格-15的失利而告终。1950年11月8日，美国空军第51战斗机联队第16中队的4架F-80和7架米格-15在鸭绿江以南打上了遭遇战。4架F-80高速冲上去，把米格-15机群冲散了，其中6架折回鸭绿江方向，但第7架慌乱之中转到另一个方向，正好出现在拉瑟尔 布朗中尉的下方。他抓住机会，一个殷麦曼倒转，从太阳的方向俯冲而下，打下了一架米格-15。这是历史上第一次喷气式战斗机之间的空战，布朗中尉成为历史上第一个驾驶喷气式战斗机击落另一架喷气式战斗机的人。不过苏联方面认为，11月1日空战中，谢苗 约米尼奇中尉击落佛兰克 希克尔的F-80，这才是历史上第一次喷气式战斗机之间的空战，美国方面则认定希克尔的F-80是被地面防空炮火击落的。
不管谁首开纪录，加盟中朝联军方面的苏联空军立刻还以颜色，11月11日在丹东地区击落了F-80式战斗机和P-47“雷电”式战斗机各1架。12日，由第50歼击航空兵师139团大队长哈里科夫斯基少校率领的两架米格-15战斗机在新义州附近击落B-29轰炸机一架。14日，该团的8架米格-15战斗机又击落轰炸机3架。在战争初期的空战中，苏军仅损失2架米格-15飞机。1951年4月12日，美国空军出动152架飞机对安东（现丹东）的鸭绿江铁桥及其附近的目标实施了大规模空袭，其中B-29轰炸机72架、F-80 和 F-84 战斗机 48 架、F-86 战斗机 32 架。苏联空军第50歼击航空兵师共出动歼击机60架拦截。空战持续了40分钟，苏军共击落美机34架，其中B-29轰炸机20架、F -80战斗机14架。按照苏方记录，自己无一损失。这一天也被美国空军称为“朝鲜战争中空军最黑暗的一天”。
1951年下半年开始，志愿军空军开始和苏联空军在许多空战中并肩作战。1951年10月24日，34架美国飞机轰炸顺川大桥，中苏空军共40架米格-15起飞迎战，击落1架F-84战斗机和1架B-29轰炸机。10月30日，56架处于战备状态的中苏两国米格-15战斗机在清川江上空迎战由21架B-29轰炸机和200 架护航战斗机组成的美国机群，击落12架B-29飞机和4架F-84飞机。自此，中苏空军在鸭绿江至清川江的空域取得局部空中优势，建立起著名的“米格走廊”。年轻的中国空军也涌现了王海、李汉、张积慧、韩德勤等英雄飞行员。
中苏空军的有效拦截迫使美国空军取消B-29的昼间轰炸，改为夜间轰炸。但就在不久前的第二次世界大战的德国战场上，即使在最困难的时候，美国空军也坚持更为精确有效的昼间轰炸，拒绝像英国皇家空军一样采用降低损失但相对低效的夜间轰炸。可是这一策略在朝鲜战争期间还是被迫放弃了。在米格-15的有效拦截下，夜间轰炸也曾在1951年底被迫中止两个月，直到更先进的专用于夜间作战的洛克希德F-94“星火”式战斗机和道格拉斯F-3D“天空骑士”式战斗机开始为B-29护航才恢复。
参战的苏联空军基本上都是使用米格-15作战，中朝空军也是如此。据苏联方面统计，朝鲜战争中苏联飞行员共击落美机1097架，其中647架F-86、185架F-84、118架F-80、28架P-51、11架F-94、65架B-29、26架英国格洛斯特“流星”，还有17架其他飞机。中朝空军记录中，击落211架F-86，72架F-84和F-80s，47架其他类型的飞机。但美国空军的记录只损失了224架F-86，这还包括被地面防空火力击落和在事故中损失的飞机。苏军记录损失飞机345架，其中作战损失为335架，包括319架米格-15。中朝空军损失了231架飞机，其中包括224架米格-15。但美军记录中仅F-86就击落米格-15达792架，损失F-86仅78架。对于1950年11月至1952年1月之间的空战，苏联统计的损失比为7.9∶1；1952年为2.2∶1；1953年为1.9∶1，美军损失一直高于苏军，在苏军大量使用二战时代老飞行员的时候更是如此。美军数据则相反，损失比为10∶1，苏军损失大大高于美军。随着美苏战时文献的解密，现在的共识是双方都大大夸张了战果，缩小了损失。近年来，美国方面的数字有所更正，从10∶1下降到2∶1。2007年兰德公司报告《空战的过去、现在与未来》中，将数字进一步下调到1.8∶1，对苏联飞行员的损失比只有1.3∶1。
双方的战绩可以争论，但是米格-15的速度、高度和火力优势是实实在在的，这是美国空军在第二次世界大战以来第一次面临空中优势受到的强力挑战。美国空军在战争初期被打得一筹莫展，根本没有在技术上可以和米格-15匹敌的战斗机，一直到更先进的F-86“佩刀”式战斗机加盟才扭转颓局。而美国海军在整个朝鲜战争期间没有在技术上可以匹敌米格-15的战斗机。
F-86和米格-15的优劣是世界上争论了几十年的话题。一般认为F-86的水平机动性较好，米格-15的垂直机动性较好；米格-15的加速较快，但容易进入不稳定区；F-86的水平速度较快，全动平尾、液压操纵也使飞机的实际机动性较好；米格-15的高空机动性好， F-86的中低空机动性好；米格-15的转弯半径小，但F-86的转弯速率更高；米格-15的火力更强，F-86的射击更精确。F-86的飞行员有提高身体抗过载能力的代偿服，这也是F-86在实际上可以发挥出更大机动性的一个重要原因。事实上，战后的研究表明，中苏飞行员没有代偿服，有时在剧烈机动时造成暂时失去知觉，导致失事，这并不是米格-15本身操控的问题。米格-15还有一定的装甲，F-86平均需要发射1024发12.7毫米机枪弹才能击落一架米格-15，这是F-86载弹量的64%，也需要8.5秒的持续开火时间。很多米格-15在挨了几十发子弹后安全着陆。米格-15还有维修简易、可以在简易跑道上起飞着陆的优点，不过F-86的空调座舱更加舒适。米格-15座舱的另一个问题是玻璃除雾不好，有时飞行员从高空俯冲而下正准备攻击时，痛苦地发现座舱玻璃结上了雾，雾里看花地瞄准攻击，效果自然是大大地糟糕。
米格-15的重量比F-86轻，发动机推力比F-86大，采用增大推力的克里莫夫VK-1的米格-15比斯更加如此，所以爬升更快，升限更高。米格-15的高平尾的本意是避开机翼的尾流，机翼的下洗气流使得尾流实际上不成问题，但高平尾在作剧烈的大迎角机动飞行时，反而受到机翼尾流的影响，气动控制效用严重受损，引起操控问题。臭名昭著的F-104也是高平尾，有一样的问题。这是米格-15在中低空格斗中不敌采用低平尾的F-86的另一个原因。除了从米格-15改进而来的米格-17外，这是最后一种采用高平尾的米格战斗机。
米格-15的另一个特点是火力强大，其一门37毫米航炮加2门23毫米航炮的火力是F-86的4挺12.7毫米机枪所难以比拟的。但米格-15的37毫米航炮和23毫米航炮的弹道特性很不相同，23毫米炮的弹道平直，37毫米炮的弹道弯曲。由于弹道差异较大，37毫米航炮和23毫米航炮的弹迹只能在前方400米处会聚。在其他距离上，弹道就不一定重合了。在比会聚点更近的距离上，35毫米航炮会打高，23毫米航炮会打低，不过距离毕竟较近，两者弹道的差别还不是太显著。在比会聚点更远的距离上，23毫米航炮可以打高，而37毫米航炮就会打低，弹道差别就比较明显。有时目瞪口呆的美军飞行员会发现自己被夹在打高的23毫米炮弹和打低的37毫米炮弹之间。这时只能祈祷上帝了，要是这会儿还没有被击中，胡乱机动可能反而自找没趣，撞进弹道，硬着头皮保持姿态的话，活命的机会反而更大一点。
米格-15的37毫米航炮只有45发炮弹，几个点射就打光了。为了扬长避短，米格-15通常会抢占高空，或者在10000米以上的高空缠斗，或者高速俯冲攻击，然后迅速脱离。F-86则力求躲过米格-15的第一板斧，然后在8000米以下的中空甚至低空缠斗。如果遇到不利，米格-15通常会用优异的爬升性能爬高脱离，F-86则通常会利用更好的俯冲速度俯冲脱离。但最后的交换比和飞行员的技能之差的关系远大于飞机性能之差。在优秀的飞行员手里，米格-15和F-86可以打出一样的战绩来。朝鲜战争初期，苏联空军飞行员大多是参加过第二次世界大战的老鸟，美国空军中第一批F-86的飞行员也是具有动辄几千小时飞行经验的老鸟。各个时期的相对战绩反映了这个事实。