В первые полтора года войны наша авиационная техника, созданная в последние предвоенные годы, держала труднейший экзамен. В количественном отношении ее все еще не хватало. Многие заводы эвакуировались на восток. Для пуска их на полную мощность требовалось время. Каждый станок, каждая деталь были на учете, и сам Сталин лично распределял самолеты между фронтами.
Тем не менее, конструкторы ни на минуту не прекращали работу по дальнейшему совершенствованию машин, только все улучшения теперь делали с учетом непреложного закона: количественный выпуск самолетов ни в коем случае не должен снижаться. Так в конструкторском бюро А. С. Яковлева вслед за Як-1  появились Як-7, Як-7Б, Як-7В и, наконец, Як-9.
С конструктивной точки зрения он представлял собой дальнейшее развитие Як-7. Мало отличаясь от него по внешнему виду, Як-9 в то же время был во всех отношениях более совершенным – процентаж дюраля в его конструкции был выше, что позволило существенно уменьшить массу конструкции, а выигрыш использовать либо для увеличения запаса горючего, либо для оснащения самолета более мощным вооружением и более разнообразным оборудованием. Маслорадиатор машины также заменили новым с большей теплоотдачей и перенесли его в центроплан крыла.
Внешне Як-9 отличал опущенный гаргрот фюзеляжа, открывавший пилоту обзор сзади. На фонаре кабины пилота появился механизм аварийного сброса его сдвижной части, а с козырька сняли лобовое бронестекло, сделав сто белее обтекаемым из выгнутого плексигласа. Правда, как выяснилось позже, снизив аэродинамическое сопротивление фонаря, сильно исказили обзор передней полусферы.
Фюзеляж Як-9, обшитый дюралюминиевым листом в передней части и полотном в хвостовой имел ферменную конструкцию из стальных труб. Большие съёмные панели на обоих бортах обеспечивают хороший доступ к внутреннему оборудованию.
Неразъёмное двухлонжеронное крыло имело профиль Clark YН, имевший 15-процентную толщину у корня и восьмипроцентную на законцовках. Неразъёмность крыла также давала некоторые весовые преимущества: отсутствие стыка позволяло сэкономить несколько десятков килограммов. Правда, такое решение затрудняло ремонт и техническое обслуживание – и то, и другое приходилось делать под открытым небом, а не в тёплой и сухой мастерской.
Элероны имели металлический каркас и полотняную обшивку. Снизу в средней части крыла на шомпольной петле был подвешен посадочный щиток. Свободнонесущее оперение было цельнометаллическим, а рули высоты и поворота имели обшивку из полотна. Благодаря этим на первый взгляд незначительным усовершенствованиям, максимальная скорость горизонтального полета ЯК-9 в боевом режиме была на 76 км/ч больше у земли и на 60 км/ч на высоте 5000 м, чем у современного ему Me-109G-2.

Вооружение Як-9 состояло из одной авиапушки ШВАК с боезапасом 120 снарядов, стрелявшей через полый вал редуктора, и одного синхронного пулемета УБС с боезапасом 200 патронов, который бил расположен слева от двигателя.

В качестве силовой установки первоначально предполагалось использовать 1650-сльный мотор М-107А.
Первый экземпляр Як-9 с этим мотором был построен осенью 1942 года, и 1 октября на заводских испытаниях он совершил первый полёт. Однако судьба этого экземпляра оказалась печальной: во время государственных испытаний 23 февраля 1943 года на 16-й минуте полета при определении максимальной скорости на высоте 2000 м отказал мотор. При подходе к аэродрому летчик-испытатель Пётр Стефановский, заметив высоковольтную пинию, проходившую по границе летного поля, решил пройти под проводами с убранным шасси, но задел крылом снежный бугор. В результате опытный образец превратился в пруду обломков. К счастью, сам Пётр Михайлович Стефановский остался жив и, дожив до 1976 года, умер как раз в день годовщины этой аварии.
Тем не менее, эта авария не стала катастрофой – дело в том, что самолёт пошёл в серию ещё до окончания не только государственных, но и заводских испытаний, благодаря чему успел принять участие в Сталинградской битве. Правда, до самой весны 1944 года на них ставились старые 1250-сильные двигатели М-105ПФ, и лишь в марте 1944 М-107А, переименованный к тому времени в ВК-107, стал стандартным мотором для ЯК-9.

Як-9T

Новый истребитель послужил базой для создания целого семейства самолетов. Так, одной из модификаций был тяжелый Як-9Т, причем слово «тяжелый» относилось не к машине, а определяло калибр пушки, которая была установлена в развале цилиндра V-образного мотора и обеспечивала необычайную огневую мощь. Достаточно сказать, что снаряд, выпущенный из этой 37-мм пушки, мог пробить 48-мм танковую броню, а уж о самолетах и говорить не приходилось.
Внешне Як-9Т отличался от остальных машин сдвинутым на 400 мм назад фонарем кабины. Причем вес нового самолета практически не изменился, а для истребителя это вопрос первостепенной важности. В дальнейшем на Як-9Т была установлена пушка калибром 45 мм, а затем и 57 мм.

Як-9Д

Другим направлением работы над самолетами Як-9 было увеличение дальности полета. Потребность в этом становилась тем большей, чем быстрее развивалось наступление советских войск. Отсутствие подготовленных аэродромов на только что освобожденной территории, в непосредственной близости к линии фронта, непрерывно смещающейся на запад, оставляло наши войска без воздушного прикрытия, так как истребители не могли достаточно долго находиться в районе боевых действий, тратя большую часть топлива на полет от аэродрома и обратно. лее полно отвечал требованиям времени истребитель Як-9Д, на котором удалось с минимальными переделками увеличить запас топлива с 300 до 480 кг, а дальность с 1000 до 1400 км.
На модифицированном самолете Як-9ДД запас горючего достигал даже 630 кг. В контрольном полете летчик-испытатель П. Я. Федрови пролетел без посадки 2300 км, что подтверждало расчеты конструкторов. Причем весь прирост дальности был получен без применения наружных подвесных топливных баков, как обычно практиковалось, то есть без ухудшения аэродинамики истребителя.
Эти самолеты показали себя с самой лучшей стороны во время беспрецедентного перелета в Италию над оккупированной гитлеровцами территорией. Здесь, в только что освобожденном союзниками городе Бари, базировалась дивизия Як-9ДД. Она обеспечивала сопровождение американских тяжелых бомбардировщиков «летающая крепость» и «Либерейтор» в челночных полетах с посадкой на аэродроме под Полтавой и бомбежкой нефтеперегонных заводов в оккупированной Румынии. Самолеты дивизии поддерживали с воздуха боевые действия югославских партизан, совершая до 180 боевых вылетов в день.