Вертолетное опытное конструкторское бюро, которое возглавил Михаил Леонтьевич, было образовано в 1947 году по решению межведомственной комиссии. Перед коллективом ОКБ поставили задачу (также как перед ОКБ А.С. Яковлева и Н.И. Камова) создать легкий надежный вертолет. На выполнение задания милевцам понадобился всего год и в 1948 году одновинтовой вертолет Ми-1 уже поднялся в воздух. С поршневым двигателем мощностью 575 л.с. конструкции А.Г. Ивченко он развивал скорость 190 км/ч при взлетной массе 2500 кг. Дальность полета Ми-1 превышала 600 км. На этой машине советские летчики установили 23 мировых рекорда (позднее на базе Ми-1 был создан газотурбинный вертолет Ми-2, который по лицензии производился в Польше).

В 1951 году американцы с успехом применили вертолеты для высадки морского десанта сразу за линию береговых укреплений, а в последующем — для всестороннего обеспечения и снабжения десанта, эвакуации раненых и т.п. Создать вертолет, превосходящий зарубежные образцы грузоподъемности и потолку также поручили ОКБ М.Л. Миля. Такой машиной стал Ми-4, первый полет которого состоялся в 1952 году. При взлетной массе до 7800 кг он мог поднять груз массой 1600 кг. Высотный двигатель А.Д. Швецова АШ-82 мощностью 1700 л.с. позволял ему развивать скорость 180 км/ч. Машина оснащалась оборудованием для слепых и ночных полетов. В грузовой кабине Ми-4 могли разместиться 16 десантников или автомобиль типа Газ-69. Семь мировых рекордов свидетельствуют о потенциале этой машины.

В 50-х годах в ОКБ Миля много внимания уделили повышению надежности вертолетов. В частности, ресурс лопастей увеличили до 1000 часов, а созданная в то время конструкция рулевого винта почти без изменений прослужила вплоть до 70-х годов.

Следующая машина — Ми-6 — открыла эпоху вертолетов с газотурбинной силовой установкой. В 1957 году Ми-6 поднял 12 т груза на высоту 2432 м, в два раза превысив рекорд американского S-56. Ми-6 способен поднять в воздух любой западный вертолет того времени с полной нагрузкой. Двенадцать лет ему с ним не мог сравниться ни один западный вертолет. На его базе был создан вертолет-кран Ми-10, который мог транспортировать двенадцати тонные грузы длиной до 20 м на расстояние до 250 км. На одной из его модификаций был установлен и рекорд грузоподъемности — 25,1 т на высоту 2840 м. Американский S-56 поднимал всего 8,5 т.

Одной из наиболее массовых и надежных машин милевцев стал газотурбинный средний вертолет Ми-8. Он превзошел своего предшественника Ми-4 по грузоподъемности в 2,5 раза, по скорости — в 1,4 раза. На нем было установлено шесть мировых рекордов. Эти машины и сегодня еще находятся на вооружении в десантном, транспортном и десантно-боевом вариантах. По мнению американских летчиков фирм «Локхид» и «Белл» Ми-8 превосходит аналогичный американский вертолет S-61не только по летным качествам, но и по комфортабельности и надежности.

В начале 80-х годов Ми-8 оснастили новыми турбовальными двигателями ТВ3-117М с взлетной мощностью по 1900 л.с. и усовершенствовали другие элементы его конструкции. Скорость полета Ми-17, такое наименование получила новая машина, возросла до 250 км/ч, потолок до 5000 м, дальность до 500 км (при нормальном взлетном весе 11000 кг). Грузоподъемность «семнадцатого» — более 4000 кг. За счет наличия вспомогательной силовой установки Ми-17 может эксплуатироваться автономно.

Завершающей машиной М.Л. Миля стал вертолет гигант Ми-12 (В-12). 6 августа 1969 года он поднял на высоту 2250 м груз массой 40150 кг. Известный конструктор И.Сикорский так отозвался о В-12 после ознакомления с ним на Парижском авиасалоне: «... перед инженерно-техническим достижением, каким является В-12, можно только снять шляпу».

В 1977 году поднялся в воздух новый вертолет-труженник — Ми-26. Он способен транспортировать на большие расстояния различные крупногабаритные грузы массой до 20 т внутри фюзеляжа. Для сравнения, сегодня самый большой «западный» вертолет СН-53Е может поднять груз массой в 14,5 т, но перенести его может лишь на небольшое расстояние.

В 1970 году ОКБ возглавил М.Н. Тищенко. Под его руководством была закончена работа над первым советским боевым вертолетом Ми-24. Его появление, а затем и успешное применение в различных военных конфликтах вызвало лавину публикаций на Западе. Иначе как о новой «грозной силе» Советов о нем не говорилось. И неудивительно. По мощи вооружения, бронированию и скорости полета он долго не имел равных. На одной из его модификаций был установлен абсолютный рекорд скорости для вертолета — 367 км/ч. Даже внешний вид Ми-24 вызывает восхищение совершенством своих форм и скрытой мощью. Достойным наследником его славы стала новая машина Московского вертолетного завода им. М.Л. Миля, которая создавалась уже под руководством М. Вайнберга.

Создали милевцы и самый маленький отечественный вертолет Ми-34. Его взлетная масса всего около 1000 кг. По своим характеристикам этот вертолет ничем не уступает своим именитым западным аналогам и даже превосходит многие из них.

Всего на вертолетах с известной во всем мире маркой «Ми» было установлено более 86 официальных рекордов, а сами вертолеты эксплуатируются в почти 40 странах мира.