Понимая, что будущее принадлежит вертолетам с газотурбинными двигателями, Михаил Леонтьевич в мае 1960 года добивается решения на разработку сразу двух машин: легкого многоцелевого Ми-2, предназначавшегося для замены Ми-1, и среднего транспортного Ми-8, который должен был заменить Ми-4.
Лепные испытания Ми-2 были начаты в сентябре 1961 года, в январе 1963 они успешно завершились. Серийное производство вертолетов Ми-2 велось на заводе «Свидник» в Польской Народной Республике. В 1966 году началась эксплуатация Ми-2 в нашей стране. Вертолет, созданный специально для гражданского применения, и до сих пор эффективно используется в самых разных областях народного хозяйства.
Первый опытный Ми-8 с четырехлопастным. несущим винтом и одним двигателем. АИ-24В, разработанным в ОКБ А. Г. Ивченко, был построен в июне 1961 года. В августе 1962 начались испытания двухмоторного варианта Ми-8 с пятилопастным несущим винтом и двигателем. ТВ2-117. В конструкции Ми-8 удачно сочетались хорошо проверенные в эксплуатации и принципиально новые конструкторские решения. Это в значительной степени определило будущий успех машины, ставшей настоящей «рабочей лошадкой» отечественной авиации, модификации которой выпускаются сейчас и летают на всех континентах.
… Новый вертолет разработки ОКБ М. Л. Миля В-12 предназначался для перевозки грузов массой 20–25 т. Из всех вертолетов, созданных конструктором, В-12 был самым дерзким, и смелым. В процессе проектных исследований в ОКБ были проработаны варианты на основе продольной, трехвинтовой, одновинтовой и поперечной схем. Сравнительный анализ показал, что наилучшим, комплексом необходимых данных обладает поперечная схема, которая и была принята к разработке. В 1967 году постройка вертолета В-12 была завершена, и начались его летные испытания. Однако проблемы, возникшие уже при первом полете машины, привели к тому, что доводка машины затянулась. Настойчивыми усилиями конструкторов недостатки были устранены, и летные испытания были продолжены. В августе 1969 года экипаж летчика В. П. Колошенко установил на В-12 мировой рекорд грузоподъемности, подняв груз массой 40, 2 т на высоту 2250 м. В 1971 году В-12 успешно экспонировался на авиационном салоне во Франции. В серийное производство по ряду причин В-12 не пошел.
В сентябре 1969 года поднялся в небо Ми-14 — противолодочный вертолет-амфибия, базовой машиной для которого стал Ми-8.
М. Л. Миль считал, что вертолеты должны более эффективно применяться при ведении боевых действий. Во второй половине 60-х годов в ОКБ была начата разработка специального боевого вертолёта, получившего обозначение Ми-24. Этот вертолет, доказавший впоследствии свои уникальные качества во многих локальных военных конфликтах, стал последним в творческой биографии конструктора М. Л. Миля. В 1971 году Михаила Леонтьевича не стало.