Все эти меры уже позволили получить существенную прибавку скорости до 35–38 км/ч. Кроме того, вместо 1050-сильного мотора М-105 был установлен форсированный М-105ПФ мощностью 1180 л.с. Изменилось и вооружение – вместо изначально устанавливавшихся в комплекте с мотор-пушкой ШВАК двух пулеметов ШКАС винтовочного калибра теперь в состав вооружения входил 12,7-мм пулемет БС. Кроме того, более тысячи серийных самолетов было оснащено пусковыми установками РС-82.
Воплощением осуществленных доработок стал истребитель Як-1Б, серийный выпуск которого был начат в сентябре 1942 года в соответствии с постановлением ГКО от 11 августа 1942 года. Уже в первый месяц было построено 10 машин, а с октября производство полностью переведено на выпуск этой модификации, продолжавшийся до середины 1944 года.
Всего истребителей типа Як-1, в течение длительного времени остававшихся самыми распространенными истребителями советских ВВС, было выпущено более 8,7 тысячи, из которых 4188 машин модификации Як-1Б и 273 «переходных».
Хотя по ряду характеристик Як-1 уступал истребителям Мессершмитта, все же тем не менее это была уже машина иного поколения, позволявшая советским летчикам более уверенно противостоять противнику.
В марте 1942 года газета «Красная звезда» сообщила о воздушном бое, ставшем известным как «7 против 25», проведенном в небе над Харьковом эскадрильей под командованием капитана Б. Еремина. 8 марта семь Як-1 встретились в воздухе с семеркой бомбардировщиков Ju.87 и Ju.88 под прикрытием 18 Bf.109. Советским истребителям удалось сбить пять «мессершмиттов» и два Юнкерса (по другим описаниям, четыре истребителя и бомбардировщик), не понеся потерь.
7 августа 1942 года восьмерка Як-1 32-го ИАП атаковала группу из 36 Ju.88 под прикрытием 10 Bf.109. Советские истребители доложили об уничтожении одиннадцати немецких самолетов, потеряв два Яка (оба летчика выбросились с парашютом).
Як-1 стал первым боевым самолетом эскадрильи «Нормандия», сформированной из французских летчиков, сражавшихся по соглашению с руководством движения «Сражающаяся Франция» в составе советской 303-й истребительной авиационной дивизии. Сформированный на основе эскадрильи 1-й иап «Нормандия – Неман» воевал на истребителях Яковлева (Як-1, Як-9, Як-3) до окончания войны, записав на свой счет 273 победы[13]
.На Як-1 воевал и выполнявший боевые функции в составе войск ПВО единственный «женский» истребительный полк – 586-й иап[14]
, летчицы которого одержали не менее 19 документально подтвержденных побед. Некоторые из них продолжили службу и в «мужских» авиационных частях, в их числе одна из самых известных советских летчиц Второй мировой, младший лейтенант Лидия Литвяк, одержавшая до ее гибели в 1943 году, по данным М. Быкова, 5 побед в воздухе (ранее в советских источниках упоминали об 11 сбитых ею немецких самолетах).Одним из экспериментов, осуществленных на Як-1, стало применение в зимнее время убираемого лыжного шасси. В период с сентября 1941 по 25 февраля 1942 года было выпущено около 830 самолетов Як-1, оборудованных лыжами. Однако опыт боевого применения показал, что даже в убранном положении лыжи создают значительное сопротивление, что ведет к ухудшению летных характеристик. Поэтому уже зимой 1942/43 года от использования лыж (кроме некоторых северных участков фронта) отказались, а снег на аэродромах стали плотно укатывать до возможности эксплуатации на штатном колесном шасси.
Одна из модификаций Як-1 была создана специально для частей противовоздушной обороны. Выпущенный в период 1943–1944 годов в количестве 385 машин Як-1 М-105ПФ МПВО отличался от фронтового истребителя наличием дополнительного оборудования для полетов ночью и в сложных метеоусловиях: фары, вариометра, авиагоризонта, радиополукомпаса.
Дополнительные надежды при совершенствовании Як-1 возлагались на новый двигатель M-106, оснащенный турбонаддувом, благодаря чему его мощность возросла до 1350 л.с. Опытный самолет с двигателем М-106 показал увеличение скорости на высоте 1000 м с 546 до 555 км/ч, на высоте 3000 м с 571 до 596 км/ч, а на высоте 5000 м – с 592 до 606 км/ч, скороподъёмность при этом увеличилась с 800 до 892 м/мин. Однако, как и при испытаниях опытного И-26, конструкторы столкнулись с проблемой перегрева двигателя при длительном полете на высоких оборотах, решить которую так и не удалось. В начале 1943 года было построено 47 самолетов Як-1 М-106, из которых были приняты лишь 19. Устранить дефект в результате так и не удалось.