Первые пять машин отправили на испытания в 12-й гвардейский иап ПВО майора К.В. Маренкова. Летчики выполнили 69 полетов, из них 39 – на высотах от 10 ООО до 11 500 м. При этом выяснилось, что непрерывный набор высоты на Як-9ПД невозможен. На семи километрах температура воды в моторе достигала 120 °C, и она начинала кипеть, масло нагревалось до 100 °C. Посему требовалось приостанавливать подъем и на время переводить истребитель в горизонтальный полет, ожидая, пока перегрев не прекратится. В итоге подъем на 11 650 м занимал минимум 25 минут. Для успешного перехвата Ju-86P/R этого было слишком много. К тому же высоты в 12 000 м достичь так и не удалось. В результате войсковые испытания Як-9ПД с двигателем М-105ПД были признаны неудачными из-за «недоведенности винтомоторной группы». Таким образом, постановление ГКО выполнено не было и создать надежный высотный перехватчик не удалось. А между тем уже вскоре появилась возможность испытать новый истребитель и в боевых условиях.
Для модернизации был выбран Як-9ПД № 01–29, и к концу июля работы были завершены. На перехватчике был увеличен размах крыла, полностью переделаны системы подачи масла и бензина, заменены масло– и водорадиаторы. На нем установили дополнительный маслобак с пеногасителем, смонтировали систему обдува воздухом свечей зажигания, бензопомпы, бензофильтры и провели другие мероприятия. В целях снижения веса был сокращен боекомплект и сняты некоторые «лишние» детали. Однако сконструировать герметичную кабину так и не удалось.
Новый Як-9ПД проходил испытания с 3 августа по 18 октября 1943 г. Летчики-испытатели выполнили 21 полет и снова выявили ненадежную работу мотора М-105ПД. На высотах 11 500—12 500 м двигатель работал неудовлетворительно, с перебоями и «периодически самоотключался» из-за перегрева и прерывания подачи масла. На 12 500 м перехватчик поднимался за 33 минуты. Уже в ходе испытаний на Як установили двигатель М-106ПВ, снабженный двухступенчатым нагнетателем Э-100, и 16 октября была наконец достигнута фантастическая высота в 13 000 м! Однако этот «рекорд» давался дорогой ценой. Мотор постоянно перегревался, масло поступало с перебоями, и было понятно, что для атаки самолета-разведчика такой истребитель не годится.
Конструкторское бюро Лавочкина, базировавшееся на авиазаводе № 21 в Горьком, также пыталось создать высотный истребитель путем установки на самолет Ла-5 турбокомпрессоров ТК-3. Они резко улучшали высотные характеристики мотора, что позволяло значительно повысить потолок полета и скорость. Модернизированный Ла-5 совершил несколько полетов на заводском аэродроме, расположенном недалеко от Московского шоссе. Испытания начались успешно, и вскоре турбокомпрессоры установили на серийный Ла-5ФН, получивший обозначение «истребитель ФТК».
Одновременно с этим КБ Лавочкина спроектировало и построило высотный истребитель «А», предназначавшийся для действий на высотах 13–13,5 км. Для этого, кроме установки турбокомпрессоров, была до 17,59 м2 увеличена площадь крыла, установлен новый винт и снята броневая защита. Вооружение ограничивалось одной 20-мм пушкой. За счет всех этих мероприятий удалось уменьшить массу Ла-5 до 3280 кг. Однако во время заводских испытаний самолет потерпел аварию, и работы на этом прекратились.
Приказ срочно разработать высотный перехватчик получило и конструкторское бюро П.О. Сухого.
В отличие от своих конкурентов здесь решили не идти путем модернизации бесперспективных, устаревших машин, а создать высотный истребитель на базе экспериментального одноместного штурмовика Су-6, представлявшего собой советский аналог немецкого FW-190.
Специально для перехватчика, получившего обозначение Су-7, был изготовлен новый фюзеляж – цельнодеревянный полумонокок. Для высотных полетов на истребителе предполагалось установить опытный мотор АШ-71Ф мощностью 2200 л. с. с двумя турбокомпрессорами. Однако у единственного двигателя, имевшегося в КБ, ресурс был исчерпан еще при испытаниях штурмовика, а новый получить не удалось. В результате пришлось поставить на самолет маломощный мотор старого типа.
Тогда конструкторы лихорадочно попытались приспособить к «сушке» реактивный ускоритель РД-1 тягой 300 кг с насосной подачей окислителя и горючего, что позволяло кратковременно повысить скорость и высоту. Однако в ходе испытаний, проведенных летчиком Г. Комаровым, выяснилось, что, хотя ускоритель и давал на несколько секунд «лишние» 90 км/ч, работал он неважно, особенно на заветной большой высоте. Окислитель подтекал, и пламя, вырывавшееся из сопла, поджигало самолет. В итоге Су-7 умер, не успев родиться.