Яковлев дал обязательство представить опытный образец истребителя на испытания к 1 января 1940 года. И это заставило моторостроителей работать с полным напряжением сил. Чтобы не задерживать самолетостроителей, Климов выслал им макет мотора М-105, и когда наконец мотор был доработан, его только нужно было установить в заранее подготовленном для него месте внутри фюзеляжа. Точно в назначенный срок — 1 января 1940 года — на дорожке испытательного аэродрома появился первый образец нового истребителя.
В мае истребитель пошел в серию, а к концу года было изготовлено 64 машины, получивших впоследствии индекс Як-1, а за первое полугодие 1941 года в войска поступило еще несколько сот «яков». И когда грянула война, вражеские воздушные армады в числе других советских истребителей, защищавших небо Родины, встретили и эту легкую, устойчивую в полете и простую в пилотировании машину. Як-1 с первых же дней и даже часов войны бился в воздухе с немецкими бомбардировщиками и истребителями. Но наиболее полный и ценный опыт для дальнейшего совершенствования этой машины дала, конечно, воздушная битва над Москвой.
Бомбардировщики врага были тогда главной целью советских истребителей, и летчики выжимали из своих машин все, чтобы не дать врагу сбросить бомбы на Москву. Так, прославленный ас московской ПВО капитан К. Титенков одним из первых понял простую истину: стрельба по намалеванным на вражеских самолетах крестам и свастикам безрезультатна, стрелять надо короткими очередями с малой дистанции по стрелкам и пилотам фашистских бомбардировщиков. Эта истина легла в основу его тактического приема: нагнать врага, с 70–80 метров уничтожить огнем пулеметов стрелков, а потом, вплотную сблизившись с противником, расстрелять его из пушки и пулеметов.
Отличные летные качества Як-1 позволяли Титенкову делать чудеса. Вечером 25 июля 1941 года он настиг «хейнкеля», на бреющем полете пытающегося уйти за линию фронта. У Титенкова кончились патроны, таранить на малой высоте было невозможно, и тогда, зайдя в хвост вражескому самолету, Титенков стал прижимать его к земле. Фашист не выдержал психологически, поддался, и его машина врезалась в деревья и взорвалась. На следующий день воспитанник Титенкова лейтенант Б. Васильев убедился, что, несмотря на изящный вид, Як-1 прочная и надежная машина. Отрубив пропеллером хвост «Юнкерсу-88», советский пилот благополучно посадил свой Як-1 в поле.
Кстати, первый таран в подмосковном небе был совершен именно на Як-1. Ранним утром 7 июля 1941 года лейтенант С. Гошко таранил своей машиной вражеского разведчика, на котором находился полковник немецкого генштаба с важными оперативными документами. Свалив фашиста на землю, сам Гошко сумел посадить свою поврежденную машину на ближайшей площадке.
Опыт первых боев выявил и слабые места Як-1. Наиболее частыми были неполадки в пневматической системе уборки и выпуска шасси и закрылков, случались отказы оружия в бою. Внимательно изучали недостатки «яков» и немцы. «Мессеры», которые старались увлечь на высоту наши старые истребители И-16 и «чайки», при встречах с «яками», наоборот, предпочитали вести бой на малых высотах, где у них было преимущество в скорости и маневре. Кроме того, проектируя Як-1, конструкторы все подчинили снижению аэродинамического сопротивления, поэтому на первых образцах этой машины был сделан пологий переход от кабины летчика к килю. Улучшая аэродинамику самолета, этот переход ограничивал задний обзор. Низкое качество плексигласа и отсутствие системы аварийного сброса фонаря заставляли летчиков летать с открытыми фонарями. На этом терялось 15–20 км/ч скорости…
Устранив эти недостатки, введя ряд усовершенствований, конструкторы дали фронту более надежную и удачную машину Як-1М (модернизированный). Этот истребитель оправдал возлагаемые на него надежды и был построен в количестве 8721 экземпляра. Именно на таком «яке» в апреле 1943 года старший лейтенант В. Шувалов в одном бою сбил пять фашистских самолетов, причем два последних таранил. После второго тарана Як-1 вошел в штопор, и летчик, тяжело раненный в грудь, с перебитыми ногами, выбросился с парашютом. Шувалов умер от ран через несколько дней, и на его могиле, как символ подвига, был установлен исковерканный пропеллер его «яка».
Одним из недостатков Як-1, выявившимся в первых же схватках с прочными, живучими бомбардировщиками, была недостаточная мощь оружия. А. Яковлев, понимая, что понадобятся истребители с более сильным вооружением, почти одновременно с Як-1 разработал Як-7. Очень похожий на прототип, новый образец отличался от него только тем, что в фюзеляже за кабиной летчика был сделан отсек. В нем при перебазировании на новые аэродромы можно было перевозить техников и грузы или установить дополнительный бак на 100 литров горючего.