Эта машина, сохранявшая некоторое время обозначение Як-7ДИ, отличалась одноместной кабиной пилота с фонарем без гаргрота. Первые Як-9 (Як-7ДИ) по 24-ю серию включительно выпускались с фюзеляжами по типу Як-7 и сохранили за кабиной летчика запасной отсек с полом. Щитки на основных опорах шасси сделали цельными. Как и на Як-7ДИ, на истребителе имелись мотор-пушка МПШ-20 (ШВАК) и синхронный пулемет УБС с боезапасом 120 и 200 патронов соответственно, но отсутствовали крыльевые бомбодержатели. Кроме стандартного набора пилотажно-навигационных и контролирующих приборов, самолет укомплектовали радиостанцией РСИ-4 и кислородным прибором КПА-3бис.
Согласно графику, утвержденному наркомом авиационной промышленности А. И. Шахуриным в сентябре 1942 года, НКАП (точнее, завод № 153) должен был сдать из сборочного цеха 20 Як-9, из них 15 готовых к бою. С 16 сентября и до октября предприятие ежедневно сдавало и облетывало заказчику по одной машине. В следующем месяце, начиная с пятого числа, запланировали еще 40 машин, причем с 17 октября должны были сдавать ежесуточно по два Як-9. В ноябре запланировали 73 истребителя нового типа. Однако этим планам не суждено было сбыться. До конца 1942 года Новосибирский завод № 153 выпустил лишь 59 новых «яков», большая часть из них и попала на фронт под Сталинградом.
Одним из первых истребители Як-9 получил 434-й отдельный иап (командир – Герой Советского Союза майор И. И. Клещев, военком – батальонный комиссар Стельмашук). До поступления в полк новой техники, с июня по август 1942 года, летчики под Сталинградом уничтожили 90 самолетов врага. Но в начале осени 434-й иап вышел из боя. В октябре полк, получив самолеты Як-9, снова перебазировался под Сталинград и вошел в состав 16-й воздушной армии.
К сожалению, до сих пор не удалось обнаружить в архивах итоги деятельности полка Клещева, а войсковые испытания этой машины, видимо, не проводились. Сохранился лишь Як-9 И. И. Клещева, экспонирующийся ныне в музее техники В. Задорожного в подмосковном Архангельском. Некоторые фрагменты из истории 434-го иап сохранились благодаря воспоминаниям летчика этого полка Ф. Ф. Прокопенко.