Наиболее трудной проблемой было создание надежных лопастей несущего винта. После проработки множества вариантов ресурс лопастей был доведен со 150 до 2000-2500 часов с одновременным повышением их надежности. Проводились также исследования по повышению ресурса других основных жизненно важных агрегатов машины. МИ-4 стал одним из самых надежных вертолетов в мире.

В ходе доводки и при эксплуатации МИ-4 пришлось столкнуться с явлениями флаттера и земного резонанса. Под руководством и при личном участии М.Л.Миля эти проблемы были решены. Широкую известность получили теоретические работы по этим вопросам его учеников А.В.Некрасова и Л.Н.Гротко. Разработка теории флаттера и земного резонанса помогла исключить возможность их возникновения в последующих конструкциях вертолетов.

Кроме основного транспортного, появились пассажирский, санитарный и сельскохозяйственный варианты. Одна из модификаций вертолета оборудована поплавковым шасси. Со специальной наружной подвеской МИ-4 использовался в качестве летающего крана.

На вертолетах МИ-4 было установлено 7 мировых рекордов. В 1958 году на Всемирной выставке в Брюсселе творческий труд создателей вертолета был отмечен Золотой Медалью.

В 1953 году ОКБ приступило к разработке транспортного вертолета для перевозки 6 тонн груза на расстояние до 600 км. Первый полет нового вертолета одновинтовой схемы МИ-6 с двумя турбовинтовыми двигателями состоялся в 1957 году. В том же году во время испытательного полета был установлен первый мировой рекорд - поднят груз 12 тонн. В 1962 году - груз весом 20,1 тонны. С 1959 по 1964 г.г. на МИ-6 серийного производства установлено еще 12 мировых рекордов.

Применение автопилота, дополнительного навигационного оборудования, электротепловой, антиобледенительной системы, введение в состав экипажа штурмана позволили использовать МИ-6 практически в любое время дня и ночи и в любую погоду. По сути дела он стал первым всепогодным вертолетом и с 1964 года успешно эксплуатируется в народном хозяйстве нашей страны.

В 1965 году МИ-6 вместе с вертолетом-краном МИ-10 впервые демонстрировался на авиационной выставке в Париже. Зарубежная пресса оценивая успех советского вертолетостроения, констатировало, что при создании МИ-6 (и МИ-10) "были решены такие инженерные проблемы, к которым до сих пор не осмеливаются приблизиться конструкторы западных фирм" ("Interavia", 1965 год, N 8). Напомним, что это писалось спустя 8 лет после первого полета МИ-6. Значение этой машины не исчерпывается ее большой грузоподъемностью и размерами.

МИ-6 - первый в мире вертолет перешагнувший рубеж скорости 320 км/час, который, как считалось одно время, никогда не будет достигнут аппаратами этого типа.

МИ-6 - первый в мире вертолет серийного производства, оснащенный двумя турбовинтовыми двигателями со свободной турбиной. Его компановочная схема признана классической.

В июне 1960 года МИ-10 совершил первый полет. В процессе испытаний было установлено, что вертолет может транспортировать грузы длиной до 20 метров, высотой до 3,5 метров, шириной до 5 метров (при крестообразной форме груза - до 10 метров), весом 12 тонн на расстояние до 250 км и весом 15 тонн - на более короткие расстояния.

В 1965 году на специально подготовленном вертолете МИ-10 с шасси от МИ-6 установлено два мировых рекорда: груз 25,1 тонны поднят на высоту 2840 метров, а груз 5 тонн - на 7150 метров.

В последующие годы в ОКБ проводились плодотворные работы по созданию средних и легких вертолетов с турбинными двигателями. В 1960 году началась работа над пассажирским вертолетом с турбинной силовой установкой (на базе МИ-4). Первый вариант вертолета имел один двигатель со свободной турбиной конструкции ОКБ А.Г.Ивченко. В 1961 году эта машина уже участвовала в показе новой авиационной техники в Тушино.

В дальнейшем было решено применить двухдвигательную силовую установку, обеспечивающую нормальное продолжение полета при выходе из строя одного из двигателей. Первый такой вертолет - МИ-8 с двумя турбовинтовыми двигателями конструкции ОКБ С.П.Изотова в 1965 году поступил в серийное производство.