Выпуск новых ЛаГГов налаживался довольно тяжело, поскольку сам самолет и документация на него были еще «сырыми» и не подготовленными для серийного производства. Кроме того, вскоре выяснилось, что постройка самолетов из дельта-древесины гораздо сложнее, чем самолетов обычной конструкции, как, например, И-16 или И-153. Большинство рабочих на заводах не имели соответствующей квалификации и прежде никогда не занимались постройкой самолетов.
По этим причинам выпуск ЛаГГ-3 нарастал очень медленно, и первые самолеты поступили в части лишь в январе 1941 года. Не все заводы начали производство новых истребителей одновременно, например, на ГАЗ-21 около 30000 инженеров и рабочих до самого начала войны продолжали выпуск И-16 серии 29. В результате на ГАЗ-21 к лету 1941 года суточный выпуск не превышал шести истребителей типа ЛаГГ-3.
Существовало несколько отличий прототипа И-301 от серийного ЛаГГ-3.
На носу И-301 имелись два порта для стволов 12.7-мм пулеметов. У ЛаГГов эти порты также имелись, но были несколько другой формы. Выхлопной коллектор удлинили, а оба воздухозаборника около карбюратора несколько увеличили в размере. Небольшой блистер у основания крыла И-301 отсутствовал на серийном самолете.
И-301 не был радиофицирован, в то время как ЛаГГ-3 (хотя и не все) несли приемопередающую радиостанцию РСИ-3 «Орел» (радиостанция для истребителей). Радиофицированные самолеты были оборудованы антенной и антенной мачтой, расположенной позади кабины. Обычно только командирские самолеты имели приемопередатчик, в то время как ведомые самолеты оснащались одним приемником или вообще не имели радиооборудования.
В отличие от И-16 и И-153, напряжение в бортовой сети которых составляло 12 В, электрооборудование на истребителях нового поколения (ЛаГГ-3, Як-1 и МиГ-3) работало от напряжения 24 В.
Главное шасси серийных самолетов также несколько отличались от прототипа. Стойки шасси были увеличены, а створка люка, прикрывавшая колесо на И-301, отсутствовала на ЛаГГе. В то время как стойки главного шасси ЛаГГ-3 оборудовали блистером, на И-301 такого устройства не было. Хвостовое шасси на ЛаГГе было большего диаметра и в полете убиралось в нишу, чтобы снизить лобовое сопротивление.