Все же в появившемся во второй половине 1962 г. проекте истребителя-бомбардировщика Lim-6bis такие колеса были заложены. Однако на сей раз с постройкой серийных машин спешить не стали, а провели специальные испытания на вновь доработанном самолете № 1С 10-30. Летная программа началась 5 декабря. В ходе ее выполнения опробывались варианты как со сдвоенными, так и с одинарными колесами, а также с несколькими новыми комбинациями подвесного вооружения. Полеты завершились 16 апреля 1963 г. Их итогом стало окончательное определение облика Lim-6bis: самолет решили оснастить одинарными колесами, двумя блоками Mars-2 и двумя 400-л ПТБ. Среди других вариантов вооружения были 250-кг и 100-кг бомбы. Вскоре на заводе в Мельце начался серийный выпуск этих машин. Причем сначала соответствующим образом переоборудовали Lim-6 четвертой серии, кроме того, в «бисы» переделывали и Lim-5M. Последний Lim-6bis с заводским № 1J 06-40 покинул сборочный цех 25 февраля 1964 г. К тому времени было построено и получено переделкой из более ранних вариантов 70 машин этого типа.
С 15 апреля по 24 июня 1964 г. прошли государственные испытания Lim-6bis, в которых задействовался серийный экземпляр № 1J 05-04. Самолет имел нормальную полетную массу 5550 кг, максимальную – 6500 кг. Оснащенный внешними подвесками, он показал на высоте 3000 м максимальную скорость 1019 км/ч и смог забраться на 10000 м за 8,3 мин. В целом Lim-6bis считался достаточно удачной машиной и в течение ряда лет оставался основным истребителем-бомбардировщиком Польши. Некоторое число этих самолетов было поставлено в ГДР, Египет и Индонезию.
В 1971 г. по образцу Lim-6bis началось переоборудование устаревших к тому времени перехватчиков Lim-5P. При этом демонтировалась РЛС, а для сохранения центровки аккумулятор переносился в носовую часть фюзеляжа. На крыле устанавливались пилоны для подвески вооружения. Проводилась и частичная замена оборудования, в частности, вместо радиовысотомера РВ-2 устанавливался более современный РВ-УМ. Тормозной парашют на этих самолетах не применялся. Машины получили новое обозначение – Lim-6M.
В процессе работы над Lim-6bis велись поиски наиболее удачного варианта фоторазведчика на его базе. Так, летом 1964 г. испытывался самолет CMR, оснащенный AFA-39 на подвижной платформе в нижней части фюзеляжа и еще двумя боковыми камерами. Однако на вооружение был принят Lim-6R с одним AFA-39 в фюзеляжном отсеке. По типу этого самолета было переоборудовано и несколько Lim-5R получивших обозначение Lim-6MR.
