Первые подразделения были перевооружены на Ла-5 в конце июля — начале августа 1942 года. Первой полностью боеготовой частью стал 49 ИАП 234 ИАД из 1-й Воздушной Армии Западного фронта. На полк также была возложена задача провести войсковые испытания новой машины, для чего в него были откомандированы инспекторы из Штаба ВВС. В период с 14 по 24 августа 1942 года 19 истребителей Ла-5 из 49 ИАП совершили 180 боевых вылетов общей продолжительностью 130 часов. Они приняли участие в 27 воздушных боях и сбили 16 самолетов противника. Их собственные потери составляли пять сбитых самолетов, два пропавших без вести, четыре самолета потерпели аварии из-за повреждений, полученных в бою, один — по техническим причинам, а еще один (22 августа) в результате тарана. Таким образом, через две недели осталось только шесть боеготовых Ла-5 из 19 первоначальных. Это было следствием слишком быстрого переучивания на новые самолеты — некоторые из пилотов успели налетать всего 2–3 часа перед тем, как идти в бой.
Подобным образом обстояли дела и в других подразделениях, поспешно перевооруженных новыми истребителями. В их число входили 27, 240, 297 и 437 ИАП 287 ИАД 8-й Воздушной Армии на Сталинградском фронте. За период с 20 августа по 13 сентября 1942 года части 287 ИАД совершили 797 боевых вылетов, в которых уничтожили 87 самолетов противника. Процент потерь Ла-5 был примерно таким же, как и в 49 ИАП. Наиболее успешно действовал 437 ИАП (позднее ставший 113 ГИАП) под командованием майора М. С. Хвостикова, пилоты которого записали на свой счет 53 из 87 побед. Хуже дела обстояли в 240 ИАП майора И. Ф. Соладатьенко, брошенного в бой под Сталинградом после двухнедельной переподготовки. За 10 дней (с 20 по 29 августа) полк выполнил 109 боевых вылетов, принял участие в 58 боях, в которых было уничтожено десять вражеских самолетов (девять Bf-109 и один Ju-88). При этом часть потеряла все свои Ла-5 и большую часть пилотов, после чего была выведена в тыл на переформирование. 75 ИАП, пришедший 4 сентября на смену 240 ИАП, добился лучших результатов. За три месяца боевой деятельности на Сталинградском фронте полк принял участие в 57 воздушных боях, одержав 63 победы и потеряв одиннадцать Ла-5 и четырех пилотов. В дальнейшем полк перевооружили на Як-1 и он стал одним из самых результативных подразделений истребительной авиации советских ВВС. Одно из подтверждений чудовищных потерь, понесенных первыми частями, перевооруженными на Ла-5, можно найти в воспоминаниях Ф. М. Косолапова, служившего в то время летчиком-перегонщиком на заводе № 21. Он перегонял новенькие Ла-5 в учебные центры и, изредка, в боевые подразделения. 27 августа 1942 года он и еще 19 пилотов перегоняли Ла-5 подразделению, базировавшемуся в Верхней Ахтубе под Сталинградом. В ходе перелета Косолапову из-за неисправности пришлось совершить посадку, и из-за ремонта он прибыл к месту назначения на шесть часов позже своих коллег. Он был в шоке, узнав, что ранее прибывших 19 Ла-5 уже не существует. Все истребители немедленно были брошены в бой и погибли. Трудно представить, но за шесть часов был уничтожен целый полк Ла-5!
Относительно количества Ла-5 в советских ВВС на Сталинградском фронте можно судить по отчетам 8-й Воздушной Армии за сентябрь-октябрь 1942 года. Воздушная Армия включала 18 истребительных полков, из которых девять были вооружены Як-1, три — Як-7, один — Curtiss P-40, один ЛаГГ-3 и четыре Ла-5 (все они входили в состав 287 ИАД). Но уже к концу года ВВС стали получать достаточное количество новых машин, чтобы части, вооруженные Ла-5, превратились из исключения в правило.
Первым подразделением авиации флота, получившим Ла-5, был 4 ГИАП ВВС КБФ (Краснознаменного Балтийского Флота), две эскадрильи которого в феврале 1943 года были посланы переучиваться на новую машину. К концу марта полк уже вернулся на фронт на новых Ла-5, которые несли на борту надпись «Эскадрилья Валерий Чкалов». Впервые флотские Ла-5 вступили в бой 4 апреля 1943 года. Наряду с новыми истребителями полк продолжал эксплуатировать устаревшие И-16, последние — в основном ночью.