Созданный в 40-е гг. легкий вертолет Ми-1, несмотря на все свои достоинства, к концу следующего десятилетия уже перестал соответствовать передовому уровню мирового вертолетостроения. За рубежом, и в первую очередь во Франции, появился ряд новых легких винтокрылых машин, значительно превосходивших советский аналог по летно-техническим характеристикам. Достигалось это главным образом за счет использования в качестве силовой установки принципиально новых турбовинтовых двигателей. В ОКБ Миля понимали необходимость повышения показателей своего первенца и со второй половины 50-х гг. разработали несколько проектов глубокой модернизации Ми-1, в том числе с заменой поршневого двигателя на газотурбинный. Идея модернизации существующей модели вместо разработки полностью нового образца в то время казалась перспективной, так как экономила время и средства, позволяла использовать доведенные и освоенные в производстве детали и агрегаты. По ходу проработки проекта однодвигательного газотурбинного преемника Ми-1, названного В-5, у конструкторов ОКБ сформировалось мнение о целесообразности создания вертолета с силовой установкой из двух ГТД, что обеспечивало бы значительно большую надежность и безопасность полета. Проект двухдвигательного вертолета получил название В-2.

Первоначально наибольшую заинтересованность в создании В-2 проявляли руководители ГВФ, но вскоре на проект нового легкого вертолета обратили внимание и военные. В результате 30 мая 1960 г. ОКБ Миля получило правительственное задание на его разработку в сельскохозяйственном, пассажирском, транспортно-санитарном и учебном вариантах. Новую машину курировал заместитель главного конструктора В.А.Кузнецов. Ведущим конструктором был назначен А.Х.Серман (позднее его сменил А.А.Бритвин), ведущим инженером по летным испытаниям — В.В.Макаров. При разработке и доводке В-2 конструкторы ОКБ Миля стремились максимально использовать детали и агрегаты Ми-1: несущий винт, узлы главного редуктора, трансмиссию и т.п.

За проектирование силовой установки для В-2 взялось ленинградское ОКБ-117 главного конструктора С.П.Изотова, для которого разработка столь малых газотурбинных двигателей было совершенно новой задачей. ОКБ сконструировало двигатель ГТД-350 мощностью 400 л.с. По удельным параметрам ГТД-350 сильно уступал зарубежным образцам, однако его создание позволило милевцам быстро разработать новый легкий вертолет второго поколения, аналогичный по размерам Ми-1, но имевший большую пассажировместимость (8 человек вместо 3) и значительно превосходящий его по летно-техническим характеристикам. В январе 1961 г. государственная комиссия одобрила макет В-2, и в августе того же года рабочие сборочного цеха завода №329 закончили постройку первого опытного экземпляра.

Компоновка В-2 была типичной для вертолетов марки «Ми» с газотурбинными двигателями. Силовая установка располагалась в высоком кабане над фюзеляжем, два двигателя ГТД-350 устанавливались перед трехступенчатым главным редуктором, вентилятор находился над ними. В передней части фюзеляжа размещались места летчика и пассажира, аккумуляторы и другое оборудование. За ними находилась грузопассажирская кабина, на полу которой располагался контейнер топливного бака, одновременно служивший основанием для двух трехместных сидений. Откидное место восьмого пассажира крепилось к задней стенке кабины. В санитарном варианте в грузопассажирской кабине предусматривалась установка четырех носилок и сиденья для медработника. Два дополнительных топливных бака могли крепиться по бокам фюзеляжа. Вертолет был оборудован системой внешней подвески грузоподъемностью 800 кг и грузовой стрелой-лебедкой. На конце хвостовой балки находился управляемый стабилизатор, угол установки которого изменялся в зависимости от общего шага несущего винта. Лопасти несущего винта с прессованным дюралюминиевым лонжероном и сотовым заполнителем хвостовых частей имели прямоугольную форму в плане и крепились к втулке традиционным способом — при помощи горизонтального, вертикального и осевого шарниров. В плоскости вращения были установлены гидравлические демпферы.

Путевое управление и балансировка обеспечивались двухлопастным цельнометаллическим толкающим рулевым винтом на общем косом горизонтальном шарнире. Лопасти несущего и рулевого винтов, а также стекло кабины были оснащены электротепловой противообледенительной системой. Управление общим и циклическим шагом несущего винта осуществлялось при помощи гидроусилителей, но необходимости дублирования гидросистем не было, так как в случае отказа гидравлики летчик мог переходить на ручное управление (усилия на рычагах управления были невелики). Трехопорное шасси состояло из двух основных и одной передней опоры. Стойки шасси имели пневмомасляные однокамерные амортизаторы. При эксплуатации в зимнее время колеса могли заменяться на лыжи.

22 сентября 1961 г. летчик-испытатель Г.В. Алферов осуществил на В-2 первое висение у земли и 15-минутный полет на малой скорости. В следующем месяце вертолет поступил на совместные государственные испытания.