Вскоре после того, как Министерство Авиационной промышленности дало добро на выпуск новой модификации, первые серийные МиГ-19С сменили МиГ-19 на сборочных линиях ГАЗ-21 и ГАЗ-153. Последний строил старую модификацию до июня 1956 года, параллельно с новой - обычная ситуация для советского авиапрома. Согласно решению МАП МиГ-19С получил закрытое обозначение "изделие 26".
Между опытным СМ-9/3 и МиГ-19С первых серий существовал ряд внешних отличий. Радиодальномер СРД-М установили снизу носовой части фюзеляжа по левому борту, над отсеком передней стойки шасси. Круглый люк на левой стороне воздухозаборника увеличили в размерах. На машинах поздних серий СРД-Ш заменили более совершенным радиодальномером СРД-3 "Град". На МиГ-19С раннего выпуска над воздухозаборником устанавливался фотокинопулемет АКС-3М, который на более поздних самолётах заменили на АКС-5.
Изменился и состав вооружения самолёта. Вместо пушек НР-23 в корневой части крыла установили 30-мм пушки НР-30. Такую же пушку установили вместо 37-мм НР-37Д в носовой части фюзеляжа. Боезапас НР-30 составлял 70 снарядов на ствол, а скорострельность достигала 900 выстрелов в минуту. В то время пушка НР-30 считалась одной из самых современных - она была принята на вооружение советских ВВС в 1954 году. Первые серийные МиГ-19С оснащались прицелом АСП-5, который позже заменили АСП-5М. На машинах позднего выпуска устанавливался усовершенствованный прицел АСП-5Н-В3.
Обычно истребители несли на подкрыльевом пилоне балочный держатель БД-3-56 с 760-литровым топливным баком, но на него могли подвешиваться и бомбы весом до 250 кг. На съемных пилонах рядом с нишей основных стоек шасси могли устанавливаться контейнеры ОРО-57К с восемью неуправляемыми ракетами C-5.
Радиооборудование самолёта включало приемно-передающую радиостанцию РСИУ-3М, радиовысотомер РВ-2 "Кристалл", радиокомпас АРК-5 "Амур" и радиолокационный ответчик СРО-1 "Барий-М". На машинах позднего выпуска устанавливался ответчик СРО-2.
Серийные МиГ-19С были оснащены двумя ТРД РД-9Б с максимальной тягой по 2600 кг на бесфорсажном и 3250 кг на форсажном режимах. Каждый двигатель весил 694 кг, имел длину 5,32 м и диаметр 0,65 м. Двигатели были разработаны в московском КБ "Союз" под руководством А. Микулина.
Топливо размещалось в четырех баках в фюзеляже. Протестированный топливный бак №1 находился за кабиной пилота и вмещал 1485 литров топлива. Протектированный бак №2 находился под двигательным отсеком и вмещал 330 л. Непротектированные баки №№ 3 и 4 ёмкостью 180 и 175 литров находились в хвостовой части фюзеляжа, под удлинительными трубами двигателей. Обычно самолёт нёс два 760-литровых подвесных топливных бака. При этом его скорость снижалась с 1452 км/ч до 1150 км/ ч, а дальность полёта возрастала с 1390 км до 2200 км.
В процессе серийного производства конструкция МиГ-19С постепенно модернизировалась. На машинах ранних серий пушки НР-30 не имели дульных тормозов, которые стали ставиться несколько позже. Также машины первых выпусков имели небольшую овальную усиливающую накладку в районе стволов пушек, которую на машинах позднего выпуска значительно увеличили. Позднее выяснили, что две небольших квадратных накладки на фюзеляже, одна выше, другая ниже ствола способны значительно уменьшить влияние пороховых газов, и от большой усиливающей накладки отказались. Как правило, эта накладка обычно имела более темный цвет, чем остальной фюзеляж.
На самолётах последних серий увеличили форкиль. Вместо одного воздухозаборника на правой стороне форкиля, на удлиненном варианте установили два.
Как только на Западе обнаружили поступление на вооружение новой модификации, ей был присвоен код Farmer С по классификации НАТО. Одной из первых за пределами Советского Союза получила на вооружение МиГ-19С 24-я Воздушная Армия, базировавшаяся в Германской Демократической Республике (ГДР, Восточная Германия). 10 марта 1964 года самолёт-разведчик RB-66 из 19-ой тактической разведывательной эскадрильи взлетел с базы во Франции, чтобы провести тренировочный полёт над территорией Западной Германии. Несмотря на указания службы управления воздушным движением, самолёт не сменил курса и в 15:01 местного времени вошел в воздушное пространство ГДР. Поднятые на перехват МиГ-19С 24-й Воздушной Армии после нескольких предупредительных выстрелов, открыли огонь на поражение и сбили американский самолёт над Гарделегеном. Экипаж RB-66 в составе капитана Дэвида И. Холланда (пилот) и лейтенанта Гарольда В. Уэлча (штурман) воспользовался парашютами и попали в плен к немцам, которые позже передали их советским властям. Этот инцидент был очень серьёзно воспринят в Белом доме и вечером того же дня президент Джонсон лично обсуждал сложившуюся ситуацию с госсекретарем и помощником по национальной безопасности. После ряда переговоров с советскими властями экипаж RB-66 был освобожден.
Более, чем 75% из 2500 построенных на двух государственных авиазаводах МиГ-19 относились к модификации С. Серийное производство завершилось в конце 1957 года, несколько раньше, чем планировало МАП. Это было связано с поступлением на вооружение МиГ-21 (Fishbed по классификации НАТО) и органическими недостатками МиГ-19, которые невозможно было исправить. Поэтому ГАЗ-21 в Горьком переключился на выпуск МиГ-21, и ГАЗ-153 в Новосибирске - на производство истребителей Су-9. Постоянной проблемой всех модификаций МиГ-19 был перегрев силовой установки, вызванный близким расположением двигателей РД-9Б. На протяжении всего периода эксплуатации МиГ-19 много самолётов было потеряно из-за пожара силовой установки. Пилотам запрещалось использовать двигатели на полной тяге или форсаже больше времени, чем это оговаривалось в руководстве по лётной эксплуатации. Нарушение этого правила легко приводило к фатальным последствиям. Ещё одну проблему представляла гидросистема самолёта. При полёте на полном форсаже гидравлические трубы между маслобаками и двигателями РД-9Б начинали тереться об обшивку фюзеляжа. Согласно руководству по эксплуатации эти трубы полагалось менять каждые два года, но из-за хронического дефицита запасных частей этой процедурой зачастую пренебрегали. В результате, после определенного полёта, происходило усталостное разрушение, и вытекающая из гидросистемы жидкость вызывала пожар или взрыв, что практически всегда приводило к потере самолёта.
Топливные баки тоже служили источником неприятностей. При длительной эксплуатации резиновый протектор разрушался, что приводило к утечке топлива, которое скапливалось под двигательным отсеком. Техникам предписывалось проверять хвостовой отсек на предмет подтёков. Если этого по каким-либо причинам не делалось, то в полете лужица топлива начинала испаряться и газовоздушная смесь могла взорваться Обычно эта проблема решалась заменой штатных баков на изготовленные в местных мастерских.
Процедура запуска двигателя на МиГ-19 требовала особого подхода. Сначала определялось направление ветра. Если ветер дул слева, то первым запускался правый двигатель, а если справа, то первым стартовал левый РД-9Б. Это было связано с тем, что воздухозаборник не обеспечивал достаточного количества воздуха для одновременного запуска двух двигателей. В некоторых частях советских ВВС был принят "неофициальный" способ запуска, который быстро был взят на вооружение и за пределами СССР, в других странах Варшавского Договора, где эксплуатировались МиГ-19. Сначала запускался топливный насос, который создавал лужу топлива в камере сгорания. После этого запускали стартер, создававший воздушный поток внутри двигателя. И, самый важный элемент: кто-то из техников бросал горящую тряпку в выхлопную трубу. В большинстве случаев РД-9Б сразу запускался. Хотя МиГ-19С были довольно быстро выведены из частей первого эшелона, они, вместе с некоторым количеством МиГ-19ПМ, состояли на вооружении ещё в начале 70-х годов. Так в 1970 году в частях Фронтовой авиации и Авиации ПВО СССР числилось около 350 машин.
МиГ-19С экспортировался в разные страны. Все новые самолёты этого типа, поставленные за рубеж, были построены на ГАЗ-21 в Горьком. Кроме того, большое число подержанных МиГ-19 из состава советских ВВС было отправлено на экспорт после того, как в передовых частях их стали заменять МиГ-21. Только три страны-участницы Варшавского Договора - Болгария, Чехословакия и ГДР, получили на вооружение МиГ-19С.
В июле 1957 года первая группа болгарских, чешских, польских и румынских пилотов и техников прибыла в учебный центр в Савастлейке, около Горького. Это были первые иностранцы, которых предстояло переобучить на МиГ-19С и МиГ-19П. После теоретической подготовки пилоты совершали контрольные полеты на МиГ-15УТИ и МиГ-17Ф, после чего, в начале августа, они приступили к полётам на МиГ-19С.
Первой зарубежной страной, принявшей на вооружение МиГ-19С стала Болгария, получившая в течение 1957 года двадцать четыре истребителя раннего выпуска. Эти самолёты имели малую усиливающую накладку на фюзеляже и короткий форкиль. Болгария стала единственным государством Варшавского Договора, имевшим машины раннего типа. В 1958 году одна эскадрилья 19-го Истребительного полка, базировавшегося в Граф Игнатьево, была оснащена МиГ-19С. Она эксплуатировала их вплоть до 1965 года, когда был списан последний самолёт. Между 1958 и 1963 годами ещё один полк, базировавшийся в Габровице, был перевооружен на МиГ-19С. В 1963 году эта часть была расформирована и самолеты передали полкам в Узундиево и Доброславицах. Одна эскадрилья из Узундиево летала на МиГ-19С до 1978 года, когда самолёты наконец сняли с вооружения.
Первоначально болгарские МиГи несли двузначные тактические номера черного цвета и знаки национальной принадлежности на нижней поверхности крыла, хвостовой части фюзеляжа и вертикальном оперении. Позднее, в ходе эксплуатации, эти самолёты получили камуфляж и трехзначные номера белого цвета.
Первые двенадцать МиГ-19С были доставлены в разобранном виде на авиабазу Кбелы в Чехословакии в декабре 1957 года. После сборки и облёта, первый самолёт, "0859 черный", был передан чешским ВВС 3 января 1958 года. 9 мая того же года МиГ- 19С были продемонстрированы публично во время парада в Праге. Эти самолеты поступили в 1-й Истребительный полк в Чешских Будейовицах и 11-й Истребительный полк в Затеце. Начиная с 1959 года, эти части стали получать чешский вариант МиГ-19С (S-105), выпускавшийся по лицензии.
Все чешские МиГ-19С несли знаки национальной принадлежности с окантовкой синего цвета на верхней и нижней поверхностях крыла и на киле. Четырехзначные тактические номера черного цвета наносились на фюзеляж за крылом.
5 сентября 1958 года Германская Демократическая Республика подписала с Советским Союзом контракт стоимостью 15,57 миллионов марок на поставку двенадцати истребителей МиГ-19С. Первоначально планировалось перевооружить на новые самолёты два полка (Geschwader): Fliegergeschwader 3 "Владимир Комаров" и Fliegergeschwader 8 "Герман Матерн", которые в то время базировались в Прешене. Следует заметить, что оба подразделения имели разное подчинение - Fliegergeschwader 3 входил в состав 1-й авиадивизии (1. Fliegerdivision) в Коттбусе, Fliegergeschwader 8 принадлежал 3-й авиадивизии в Дровице.
В июне 1959 года первые двенадцать восточногерманских пилотов прибыли в Савастлейку для переучивания на МиГ-19, которое продолжалось до сентября. Технический персонал проходил обучение там же, в период с марта по сентябрь 1959 года. Первые МиГ-19С поступили во 2. Staffel (2-ю эскадрилью) Fliegergeschwader 3, которая была признана боеготовой в октябре 1959 года.
Существование сверхзвукового истребителя было строго охраняемой тайной восточногерманских ВВС, для сохранения которой предпринимались серьёзные меры. Стоянки окружались стойками, за которые запрещалось проходить персоналу непосредственно не связанному с обслуживанием МиГов. Крометого, персоналуне связанному с МиГ-19 вообще не разрешалось подходить к самолётам и даже смотреть на них!
Из-за того, что странам-участницам Варшавского Договора стал доступен МиГ-21Ф и того, что МиГ-19С не пользовался любовью у пилотов и техников, Fliegergeschwader 8 не стал перевооружаться на этот самолёт, как первоначально планировалось. Полк стал первым в ВВС ГДР, получившим на вооружение истребители МиГ-21Ф-13. Когда восточногерманские пилоты и техники сделали ряд предложений по устранению недостатков МиГ-19, на них было оказано сильнейшее давление со стороны правительства и руководства Коммунистической партии. Военным угрожали серьёзными дисциплинарными мерами и партийными взысканиями, если они не отзовут свои предложения и будут упоминать о недостатках самолёта.
ВВС ГДР имели в своем составе МиГ-19С раннего и позднего типов. Все машины были не новыми, уже служившими в советских ВВС. Основные проблемы при эксплуатации самолётов составляли нехватка запчастей и сложность технического обслуживания. Машины раннего типа с коротким форкилем дорабатывались на авиазаводе в Дрездене - в месте соединения киля с фор-килем устанавливался небольшой обтекатель. Под ним размещался усовершенствованный радиокомпас АРУ-3У, использовавшийся только на восточногерманских МиГ-19С.
Все двенадцать МиГ-19 ВВС ГДР имели небольшой пилон на передней кромке крыла, на котором подвешивался контейнер ОРО-57К с восемью неуправляемыми ракетами К-5. Восточногерманские МиГ-19С были единственными в странах Варшавского Договора, использовавшими такое размещение вооружения - остальные использовали стандартные небольшие пилоны под крылом. Соответствующая доработка немецких истребителей также проводилась в Дрездене.
Из двенадцати поставленных ГДР МиГ-19С шесть были потеряны в катастрофах. Еще один самолёт, "872 красный", был поврежден при рулёжке. Оставшиеся МиГ-19С и МиГ-19ПМ свели в одну эскадрилью, пока две другие перевооружали на МиГ-21Ф-13.
По случаю 5-го Чемпионата мира по пилотажу, который должен был проходить в Магдебурге в августе 1968 года, два МиГ-19С, "844 красный" (с/н 1224) и "872 красный" (с/н 12416), получили специальную окраску. Они должны были выполнить демонстрационный пилотаж в день открытия соревнований. В ходе тренировочного полета 9 августа командир 1-й эскадрильи га-уптман (капитан) Зигфрид Водзих потерпел катастрофу на "844 красный". Во время другого тренировочного полёта 18 августа 1968 года гауптман Хайн Штаммбергер совершил на "872 красный" аварийную посадку на авиабазе Штендаль из-за отказа двигателей и гидросистемы. При приземлении самолёт получил лишь незначительные повреждения, но его "доломали", когда готовили к погрузке на автомобиль для отправки в Пре-шен. Остатки этого МиГ-19С несколько лет находились в Каменце, пока его не пустили на слом. Разумеется, в результате этих двух инцидентов от демонстрационных полётов отказались.
Последний полет восточногерманского МиГ-19С состоялся 25 октября 1968 года, его пилотировал гауптман Харальд Гальфе. После этого эскадрилья сдала все свои МиГ-19С и перевооружилась на МиГ-21. Все МиГ-19 ВВС ГДР несли знаки национальной принадлежности на верхней и нижней поверхностях крыла и вертикальном оперении и имели трехзначные бортовые номера красного цвета без окантовки.
Первой страной, которая не входила в Варшавский Договор и получила МиГ-19С, стал Египет. Всего в период с 1958 по июнь 1962 года было поставлено 100 самолетов. Они были распределены между шестью эскадрильями и имели бортовые номера с 3501 по 3599. Во время шестидневной войны с Израилем двадцать МиГ-19С было уничтожено на земле в первый день боевых действий (5 июня 1967 года). Ещё восемь "девятнадцатых" было сбито в тот же день израильскими истребителями. Чтобы восполнить эти потери, Советский Союз немедленно, в июне 1967 года поставил арабам ещё шестьдесят МиГ-19. К началу 1985 года на вооружении египетских ВВС ещё оставалось шестнадцать МиГ-19 советской постройки, использовавшихся для обучения.
В течение 1958 года Сирия получила из СССР сорок МиГ-19С, став вторым покупателем этих самолётов на Ближнем Востоке. Благодаря израильской спецслужбе Моссад, было точно известно число поставленных арабам самолётов. В ходе короткой, но ожесточенной шестидневной войны ВВС Израиля уничтожили в воздухе двадцать девять МиГ-19. Всего к моменту окончания конфликта, 10 июня 1967 года, по данным израильтян, было уничтожено 451 самолёт арабов при собственных потерях в сорок пять машин.
МиГ-19С отлично проявили себя в ближнем воздушном бою, их три пушки НР-30 представляли страшную угрозу для истребителей противника. Но в отличие от МиГ-17 и МиГ-21 они редко участвовали в воздушных схватках, что объяснялось незначительным количеством самолётов, поставленных ВВС арабских государств.
В 1960 году пятнадцать МиГ-19С было поставлено Ираку. Кроме того, пятнадцать самолётов получила Северная Корея и тридцать - Вьетнам. Последней страной, принявшей на вооружение МиГ-19С, стал Афганистан, получивший в 1965 году восемнадцать машин.