Первые серийные самолеты были выкрашены в соответствии с указом НКАП от 23 мая 1940 года. Указ определял следующую схему окраски: верхние и боковые поверхности самолета окрашивали в зеленый цвет (защитный или светло-зеленый), а нижние поверхности покрывали светло-голубой краской. Для окраски самолетов с деревянной обшивкой использовались нитролаки (аэролаки) АII Св З (зеленый) и АII СВГ (светло-голубой). После высыхания лак образовывал блестящую поверхность, отражающую солнечные лучи. Такая окраска демаскировала самолет, что в мирное время не имело значения.
В августе 1940 года в НИИ ВВС исследовались различные схемы окраски самолетов. Камуфляжные схемы, разработанные для самолетов СБ, И-16 и И-153, включали от двух до пяти цветов.
По результатам испытаний в ноябре 1940 года предложенные схемы признали обязательными. Но промышленность не могла немедленно дать достаточное количество красок, которые по своим свойствам если не соответствовали, то хотя бы в достаточной степени приближались к новым требованиям. Армия требовала пигменты, которые имитировали бы естественный фон, образуемый растительностью, и были бы неотличимы от него не только в видимом диапазоне, но и в инфракрасном диапазоне, а также при применении светофильтров. При этом требовались краски разных оттенков, матовые и быстросохнущие. В течение долгого времени единственным доступным компромиссным решением были быстросохнущие эмали АМТ, которые появились в первой половине 1941 года.
Летом 1941 года на заводе № 21 в Горьком на самолеты ЛаГГ-3 начали накладывать многоцветный камуфляж, состоящий из пятен следующих цветов: песочно-коричневого (умбра или охра), серого (мышиного), зеленого и черного. Этот камуфляж был разработан в НИИ ВВС в 1941 году. Нитроцеллюлозные лаки отличались большей матовостью по сравнению с прежними аэролаками АII. Камуфляж наносили уже после завершения сборки с помощью пульверизатора. Форма и расположение пятен определялись по эскизам, данным в трех проекциях. Данный камуфляж успели нанести только на 28 истребителей, среди которых оказался и самолет 3-й производственной серии (выпуск 10 июня 1941 года, заводской номер 3121376), который стал образцом для позднейших серий. 14 июля 1941 года во время скоростных испытаний этот самолет разбился.
По данным, предоставленным В. В. Чеботаревским, работавшим в годы войны в лаборатории красок и лаков Всесоюзного института авиационных материалов СССР, новый камуфляж был эффективен даже на малых расстояниях. Несмотря на это обстоятельство, все 28 самолетов были вскоре перекрашены по стандартной схеме. Вместо многоцветного камуфляжа они получили двухцветный стандартный камуфляж. В этом виде их и передали заказчику. 30 июня 1941 года появился приказ НКО СССР «О маскировке самолетов, взлетных полос, аэродромных сооружений». В приказе говорилось:
«1. К 20 июля 1941 г. силами авиачастей с привлечением работников авиамастерских произвести маскирующую окраску всех имеющихся самолетов согласно прилагаемой схеме окраски, за исключением нижней поверхности, которую оставить с прежней окраской.
2. К 10 июля 1941 г. произвести маскировку всех существующих взлетно-посадочных полос, бетонных рулежных дорожек и якорных стоянок самолетов применительно к фону окружающей местности.