Истребитель Е-152 предназначался для перехвата и уничтожения самолетов противника, летящих со скоростями до 1600 км/ч на высоте 10000 м и со скоростями до 2500 км/ч на высоте 20000 м и выше на встречно-пересекающихся курсах. Еще до испытаний Е-150 в ОКБ-155 начали разрабатывать сразу две его модификации Е-152 и Е-152А.

Е-152 имел силовую установку, состоящую из одного двигателя Р15-300, а Е-152А - два серийных двигателя Р11Ф-300. В постройку заложили два опытных экземпляра самолета Е-152 и один экземпляр Е-152А.

21 апреля 1961 года первый опытный экземпляр перехватчика Е-152-1 поднял в воздух Г.К. Мосолов.

На самолете Е-152/1, который получил официальное название Е-166, установлено три мировых рекорда

Первый полёт Е-152-2 состоялся 21 сентября 1961 года. Его выполнил лётчик-испытатель П.М.Остапенко. Пилотирование самолета Е-152-2 практически не отличалось от пилотирования Е-152-1.

Самолет решили переоборудовать в новый вариант Е-152П, который был задуман как базовый самолет для разработки истребителя-перехватчика с более совершенной системой навигации и перехвата