В состав силовой установки вошли усовершенствованные НПО «Союз» двигатели ПМД Р-28-300 с горизонтальной тягой 7300 и вертикальной 6700 кгс. Одновременно конструкторы Рыбинского ОКБ довели тягу нового ПД типа РД-38 до 3250 кгс. Угол установки сопла переднего ПД оставили без изменений, а сопло заднего сделали двухпозиционным: (+5,5 град от «В» ) с временем перекладки 3 с.
Установленная на самолёте система кислородной подпитки повысила надёжность запуска ПД при высоких температурах воздуха.
Прирост тяги ПД и ПМД позволил на полтонны поднять взлетный вес новой машины, увеличение дальности предполагалось достичь за счёт увеличения запаса топлива на 200 кг.
Як-38М был принят на вооружение и поступил в эксплуатацию на корабли, однако ожидаемого резкого повышения их боевого потенциала не принес. Новые двигатели оказались более «прожорливыми», чем их предшественники, тем не менее стало возможным взлётный вес самолёта увеличить с 10,2 до 11,8 т, а полезную нагрузку довести до 1500 кг.
В штабе авиации ВМФ восприняли это сообщение с большим воодушевлением.
После Як-38М началось проектирование следующей модификации СВВП – Як-39. Предполагалось, что Як-39 будет иметь крыло с увеличенной по сравнению с Як-38 площадью из композитных материалов с выдвижными трёхпозиционными закрылками.
Силовая установка должна была состоять из ПМД тягой 6700 кгс с поворотными соплами и двух ПД тягой по 4100 кгс
На самолёт планировалось установить РЛС, встроенные пушки калибра 30 мм.
Самолёт должен был иметь максимальную скорость полёта на малой высоте – 900 км/ч, дальность – 450 км, полётный вес – 12 550 кг.
В замечаниях комиссии по самолёту Як-39 записали: «…боевые возможности Як-39 как истребителя ограничены и обеспечивают решение задачи поражения только одиночных дозвуковых воздушных целей, не прикрываемых истребительной авиацией».
Фактически это был приговор самолёту, который так и не состоялся. Его разработка закончилась на стадии технического предложения.
После того как стало ясным нежелание ВВС принять на вооружение СВВП, к ним стала готовиться морская авиация. Не ожидая решения о серийном производстве самолёта Як-36М, на основании директивы Главного штаба ВМФ от 19 марта 1973 г. в авиационном гарнизоне Саки приступили к формированию отдельного корабельного штурмового авиационного полка (окшап) с непосредственным подчинением его командующему авиацией ЧФ. Контроль за исполнением директивы и подбором лётного состава возложили на заместителя командующего авиацией ЧФ генерал-лейтенанта авиации Г. В. Павлова. К началу следующего года формирование полка завершилось, командиром его назначили подполковника Ф. Г. Матковского. Опытный экземпляр самолёта Як-36МУ 30 марта 1973 г. передали в Саки, где он и использовался по своему прямому назначению – для обучения.
Летом 1974 г. десять лётчиков, группа инженеров и техников различных специальностей вновь сформированного полка изучала самолёт Як-36М на Саратовском авиационном заводе, силовые установки в Москве и Рыбинске, средства спасения в ОКБ «Звезда».
На аэродроме Саки в Крыму рядом с БВПП соорудили металлическую площадку длиной 320 м с контуром ТАКР. Для опробования двигателей готовились также так называемые «гоночные площадки», покрытые стальными листами. Инженерно- технический состав обучали методам регулировки «связки» двигателей и другим особенностям эксплуатации СВВП.
Практическое освоение самолёта Як-36М лётчики авиации ВМФ Ф.Г. Матковский, Ю.Н. Козлов и Г.Л. Ковалёв начали в Ахтубинске. Первым 3 марта 1975 г. вылетел самостоятельно старший лётчик-инспектор боевой подготовки авиации ВМФ полковник Ю. Н. Козлов. Взлёт и посадка производились по-самолётному. Методика выполнения подобных полётов достаточно проста. Лёт- чик-испытатель В. Кондауров в книге «Взлётная полоса длиной в жизнь» так описывает свой первый полёт на Як-38 со взлётом и посадкой по-самолётному.
«До сих пор живы впечатления от первого собственного вылета но этом типе «по-самолётному», т.е. без использования подъёмных двигателей для вертикального взлёта и посадки… Самолёт показался необычным сразу после посадки в кабину. В то время мы ещё не «доросли» до такого прекрасного обзора вперёд. Показалось «диким» почти не видеть нос своего самолёта. Почти как на табуретке! А скорость приземления оказалась такой, что «усевшись» на этом «бревне» с маленькими крыльями на пятикилометровую полосу со скоростью 350 км/ч, я мечтал только об одном – чтобы не оторвался парашют».