Параллельно конструкторское бюро Микулина (ОКБ-300) работало над высотными моторами для бомбардировщиков и истребителей. АМ-39 являлся дальнейшим развитием двигателя АМ-37 на базе узлов и агрегатов АМ-38Ф с двухскоростным ПЦН, водо-воздушным интеркулером и беспоплавковыми карбюраторами К-39БП. Разработка проекта была начата в 1942 г., отдельные узлы опытных образцов изготовлялись на заводах № 24 и № 45. В январе 1943 г. уже велись доводочные испытания первого варианта двигателя, АМ-39, с карбюраторами К-42БП. В 1943-46 годах создали еще несколько модификаций мотора. В марте 1944 г. АМ-39 прошел госиспытания, но в большую серию не запускался.

В апреле 1944 г. десять АМ-39 изготовили на заводе № 45, в мае-июне того же года 22 экземпляра переделали на опытном заводе № 300 из АМ-38Ф с использованием узлов, изготовленных заводом № 45. Но в эту партию входили моторы разных модификаций. Большая часть представляла собой АМ-39 максимальной мощностью 1 800 л.с, однако, несколько штук относились к типу АМ-39А с нагнетателем от АМ-38Ф, но с двухскоростной передачей. Интеркулер оставался водо-воздушным. АМ-39А проходил государственные испытания в марте 1944 г., а в июле — летные испытания. По крайней мере один мотор был типа АМ-39А-ТК с турбонагнетателями ТК-Б. Он испытывался на самолете И-224 в феврале 1944 г. Существовал и АМ-39Б (АМ-39Б-ТК), 1580/1890 л.с., вариант предыдущего типа с двумя турбонагнетателями ТК-300Б и воздухо-воздушным интеркулером. Мощность равнялась 1580/1890 л.с. Этот мотор испытывался в июне 1944 г. на опытном высотном перехватчике И-224. Третьей модификацией с турбонаддувом являлся АМ-39В с одним турбонагнетателем АМТК-1, установленным на одном блоке двигателя (асимметрично); с другой стороны монтировались обычные выхлопные патрубки.

АМ-39Ф оснащался новым односкоростным ПЦН, был форсирован по оборотам и наддуву, расчетная номинальная мощность у него должна была дойти до 1800 л.с. В ноябре 1944 г. мотор прошел заводские испытания, а затем летные на самолете «63». Интеркулер на нем не устанавливался, а чтобы справиться с перегревом на форсированных режимах, предусмотрели впрыск воды.

Мотор АМ-39 на государственных испытаниях, февраль 1944 г.	Мотор АМ-39 с турбокомпрессором АМТК

Мотор АМ-39ФН2 (АМ-40)

На АМ-39ФК экспериментировали с форкамерным зажиганием. Получили максимальную мощность 1850 л.с. В начале 1946 г. изготовили два опытных экземпляра и начали заводские испытания, в следующем году выпустили еще семь двигателей. Но на государственные испытания АМ-39ФК не предъявлялся.

АМ-39ФН (он же ФНВ) - форсированный вариант с непосредственным впрыском, разрабатывался в ОКБ-300 с середины 1944 г. Он отличался улучшенной гидравликой ПЦН, увеличенным диаметром его крыльчатки, увеличенным диаметром клапанов, всасывающими патрубками по типу американского мотора Аллисон V-1710. Испытания велись с августа 1944 г., официальные заводские испытания проходили в январе 1945 г. Максимальная мощность сначала была 1850 л.с, позже ее довели до 2130 л.с. Летом 1945 г. моторы испытывались на бомбардировщике Ту-2. Работы по АМ-39ФН были прекращены в сентябре 1945 г. по распоряжению Микулина в связи с успехом следующей модификации, АМ-39ФН2. Это был аналог АМ-39ФН на базе нового двигателя для штурмовиков, АМ-42. Он имел максимальную мощность 1850 л.с. и вес 1080 кг. В 1-м квартале 1946 г. изготовили пять экземпляров, на которых вели государственные испытания.