Первые проработки одномоторного пушечного истребителя в конструкторском бюро Яковлева на заводе № 115 были осуществлены в мае 1939 г., но окончательный вариант тактико-технических требований был утвержден лишь 26 августа. Основным тактическим назначением самолета указывалось ведение активного воздушного боя для поражения и уничтожения противника на основе преимуществ в скорости и мощности огня. Причем приоритетными считались именно скоростные характеристики – ведь, обладая преимуществом в скорости, истребитель сможет навязать противнику бой и удерживать в нем инициативу. Максимальная скорость на большой высоте должна была составлять не менее 620 км/ч. Высокие требования предъявлялись и к маневренности – время виража не должно было превышать 16-18 сек (напомним, что у Bf 109E-4/N этот показатель составлял 25 сек, а у Bf 109F-1, появившегося в конце 1940 г., – 18 сек). Дальность полета должна была составлять не менее 600 км, потолок – 11-12 км. Требования к вооружению были достаточно скромными: один 12,7-мм пулемет БС (350 патронов) и два 7,62-мм пулемета ШКАС (по 1000 патронов). Предусматривалась и возможность подвески малокалиберных авиабомб общей массой до 100 кг. Изначально в требования закладывалась защита пилота (бронеспинка и бронированное сиденье, а также козырек фонаря из бронестекла).
Истребитель, получивший первоначально обозначение И-26, должен был получить новый высотный мотор М-106 мощностью 1200 л.с., представлявший собой глубокую модернизацию все того же М-100. Характерно, что все новые истребители, разработка которых начиналась в 1939 г., предполагалось оборудовать высотными двигателями. Такое требование представлялось сомнительным – ведь Германия не располагала стратегическими бомбардировщиками, для противодействия которым были необходимы высотные истребители. Но в конечном итоге лишь МиГ-3 получился высотным, остальные же новые истребители так и не получили предназначенные для них моторы М-106. Уже на самых ранних стадиях разработки истребителя Яковлеву пришлось столкнуться с фактором, существенно ограничивающим, сковывающим его в проектировании: недостаточной мощностью двигателя. Вместо М-106 самолет пришлось перепроектировать под М-105П мощностью всего 1050 л.с. – на 12,5% меньше, чем предполагалось. Вот тут-то и пригодилась высокая весовая культура – самолет пришлось буквально «вылизывать», снимая лишние килограммы. Увы, весовая культура не могла полностью компенсировать технологическую отсталость: вместо полумонококового фюзеляжа, как на Bf 109, Яковлев применил на И-26 морально устаревшую и относительно тяжелую ферменную конструкцию со сварным каркасом из стальных труб. Пытаясь выиграть вес, он пошел на применение неразъемного крыла – это позволяло сэкономить 50-60 кг веса, но одновременно снижалась эксплуатационная технологичность и усложнялась транспортировка. Впоследствии это крайне отрицательно сказывалось и на боеготовности частей, вооруженных «яками». Например, последствия повреждения крыла Bf 109 в ходе боя или удара о землю при посадке устранялись простой заменой поврежденной консоли. Процедура требовала развинчивания-завинчивания всего лишь трех болтов и выполнялась двумя техниками вручную в течение получаса. На «яке» же устранение аналогичного повреждения требовало долгой, упорной и часто героической работы техников непосредственно на самолете, причем под открытым небом и в любую погоду. В итоге Bf 109 мог уже через час вновь подняться в воздух, а «як» был вынужден сутками оставаться на земле.
Существенные ограничения накладывала и неразвитость базы отечественной цветной металлургии[
К октябрю 1939 г. эскизный проект и макет И-26 были утверждены в НИИ ВВС, закончились продувки в ЦАГИ. Это согласно официальным данным НКАП, другие же источники утверждают, что предварительной макетной комиссии не было, и эскизный проект ВВС не предъявлялся.