По мере поступления новой авиационной техники личный состав проводил огромную работу по теоретическому изучению и практическому освоению материальной части. В ноябре 1957 г. 2-я авиационная эскадрилья переучилась на Як-25М. В 1958 г. 3-я авиационная эскадрилья получила сверхзвуковые истребители МиГ-19ПМ и к концу 1959 г. была готова к выполнению боевых задач на данном типе самолётов. Первыми Миг-19ПМ освоили командир эскадрильи майор Панировский, командир звена капитан Резник, старший летчик старший лейтенант Казанцев, летчики капитаны Коршиков и Рудофилов, старший лейтенант Ималетдинов. Весной 1959 г. капитаны Баскаков и Селецкий на самолётах Як-25М впервые выполнили перелёт на предельную дальность в условиях Крайнего Севера над гористой и безлюдной местностью по маршруту Елизово — Анадырь, а майор Панировский и старший лейтенант Каданцев на МиГ-19С выполнили перелет через Охотское море из Хабаровска в Елизово.

В 1960 г. на вооружении полка состояли самолеты трех типов Як-25М, МиГ-19ПМ и МиГ-17. МиГ-17 использовались как фронтовые истребители, экипажи Як-25М отрабатывали действия по перехвату воздушных целей у земли, летчики МиГ-19ПМ готовились к перехвату самолетов противника в стратосфере на сверхзвуковых скоростях.

В 1963 г. 1-ю эскадрилью перевооружили на самый современный на тот момент в авиации ПВО Страны перехватчик Су-9, на вооружении 2-й эскадрильи оставались МиГ-17ПФ. В 1965 г. 1-я и 2-я эскадрильи имели на вооружении Су-9, 3-ю эскадрилью в октябре перевооружили с Як-25М на Як-28П; к несению боевого дежурства на Як-28П экипажи эскадрильи приступили в конце года. Фактически произошла замена эскадрилий. Летный состав вместе с Як-25М был переведен в полк, дислоцированный на аэродроме Комсомольск, летный состав 3-й эскадрильи обновился на 100%.

Первые Як-28П эскадрилья получила в ноябре, а к концу года четыре экипажа были подготовлены к боевым действиям в ПМУ и один экипаж — к боевым действиям в ПМУ ночью и днем в СМУ. 2-ю эскадрилью перевооружили на Як-28П в декабре 1966 г. Личный состав 2-й эскадрильи переучился на Як-28П в 1968 г. В 1971 г. экипажи 2-й и 3-й эскадрилий приступили к отработке групповой слетанности и боевого применения на Як-28П в составе пар и звеньев во всем диапазоне высот и выполнили практические стрельбы ракетами по радиоуправляемым мишеням. В апреле 1971 г. две эскадрильи в процессе учений перебазировались в Читу, откуда и выполнялись полеты на пуски ракет — все мишени были сбиты первыми пусками. Боевое дежурство экипажи полка несли на аэродромах Елизово и Ука (берег Карагинского залива Берингова моря, Камчатка). Су-9 предназначались для перехвата высотных целей, Як-25 и Як-28 — маловысотных. Боевое дежурство несли также на МиГ-17 (пока в 1974 г. их окончательно не сняли с вооружения полка). Большинство подъемов из состава дежурных сил выполнялось по мало- и средневысотным целям. К примеру, в 1964 г. дежурные Су-9 поднимались на перехват 25 раз, в то время как Як-25М — 132, а МиГ-17 (с аэродрома Ука) — 170 раз. В 1967 г. из состава дежурных сил выполнено 129 вылетов на перехват и сопровождение реального противника: Су-9 - 28, Як-28П — 100 и МиГ-17 — один раз.

Экипажи Су- 15ТМ из состава дежурных сил, аэродром Елизово

Личный состав эскадрильи, вооруженной самолётами Як-28П, аэродром Елизово