21 сентября 1963 г. доработанный самолет, получивший обозначение Е-7С (С – от названия станции «Сапфир»), был передан на заводские испытания, а на ГСИ его предъявили 13 мая 1964 г Он представлял собой серийный МиГ-21ПФ № 76210725, на котором после завершения испытаний вертикального оперения увеличенной площади установили новую РЛС. При серийном производстве нового самолета в его конструкцию планировали внедрить множество других изменений, что позволило бы увеличить эффективность применения на малых высотах. Для проверки всех нововведений заводу № 21 в Горьком совместно с ОКБ-155 поручили дополнительно построить и предъявить на ГСИ два самолета п серийной конфигурации, оборудованных станциями Сапфир-21.

Обе машины построили в 1964 г. На первой из них Е-7С N9 95210101 доводили РЛС и бортовые системы, на второй – № 5210102 (борт «92» красный) – подвеску четырех ракет Серийный вариант Е-7С получил открытое обозначение МиГ-21С и заводской шифр "изделие 95". На нем РЛС Сапфир-21 (в серии получила название С-21 или РП-22) сопрягалась с малогабаритным прицелом АСП-ПФ-21 с ручным вводом дальности до цели. Это позволяло использовать НАР как по воздушным, так и по наземным целям Накладной топливный бак был скопирован с МиГ-21Р и занимал все пространство до начала киля. Двигатель оставили прежним – Р-11Ф2С-300, сохранили и систему СПС, катапультное кресло КМ-1, подвесной пушечный контейнер ГП-9 и другие новшества только что запущенного в производство МиГ-21ПФМ. Новый полноценный автопилот АП-155, поставленный вместо стабилизатора крена КАП-2. позволял не только сохранять положение машины относительно трех осей, но и приводить ее к горизонтальному полету из любого положения с последующей стабилизацией высоты и курса. В состав бортового оборудования ввели усовершенствованную аппаратуру наведения на цель «Лазурь-М» и новую станцию предупреждения об облучении СПО10.