То, что война уже на пороге, чувствовали все, вслух об этом старались не говорить, однако тревожное настроение не покидало ни на минуту. Миль хорошо понимал, что война неизбежна, и поэтому работал очень много — по 12 часов в сутки. Он позже повторял: «Мы готовились к войне, только этим и жили, работали, не щадя сил, беда была в том, что не успели провести задуманное перевооружение армии». К тому времени все боевые самолеты были созданы, осталось только начать их серийное производство.

Перед войной он занимался не только автожирами, но и вопросами самолетостроения, работая над общими требованиями к управляемости самолета и критериями эффективности управления. Он предложил улучшить управление находящихся на вооружении самолетов, создавая новые схемы рулей.

Вопросы теории Миль всегда тесно увязывал с решением практических задач. Вернее, задачи, выдвигаемые практикой, он решал путем теоретических исследований. Так, опубликованный в этот период «Теоретический анализ причин неуправляемого разворота автожира на земле при посадке» позволил устранить серьезные недостатки первых автожиров. Его работа «Теория несущего винта в криволинейном движении» позволила выяснить причины аварий на некоторых режимах полета. Это исследование динамики было опубликовано в 1940 г.

Стали широко известными такие его работы, как «Аэродинамика ротора автожира при криволинейном движении», опубликованная в январе 1935 года, затем в военные и послевоенные годы «Общие требования к управляемости самолета и критерии эффективности управления» 1943 года.

«Аэродинамика несущего винта с шарнирным креплением лопастей при криволинейном движении» была опубликована в 1940 году, «Исследование поля скоростей вокруг ротора геликоптера при осевом и косом обтекании», изданная в Трудах ЦАГИ в 1945 году, а также «Экспериментальное исследование на моделях аэродинамических характеристик ротора геликоптера с шарнирным креплением лопастей» создали М. Л. Милю известность в ученых кругах как авторитетному аэродинамику. Некоторые из его работ были опубликованы в Англии и Германии. Он узнал об этом уже после войны, когда его работы находили в библиотеках немецких авиазаводов. Этим он очень гордился: «Вот разведка работает!»

Пана Гурьевна вспоминала, что в 1938 году она переживала арест брата, тяжелую обстановку репрессий, вынужденный уход с работы. Настроение у нее было подавленное. Чтобы вывести ее из этого состояния, М. Л. отправил ее в дом отдыха на Кавказ, а сам остался с дочкой Таней, уже школьницей, и сыном Вадиком 5 лет. Много возился с ними, ходил в Политехнический музей, писал записки Тане в школу, выяснял, почему ей ставят плохие отметки.

«Я тяжело переживала разлуку с детьми, но он буквально выпроводил меня из дома насильно и очень старался развлекать письмами, писал, как и обещал, почти каждый день. И был очень рад, когда я с новыми силами возвращалась домой.